静态与动态高阶光学模式在未来引力波探测器平衡零差读出中的影响
广义相对论与量子宇宙学
2017-03-15 v2 量子物理
摘要
随着最近引力波的发现，标志着GW天文学新领域的开始，建造更灵敏的激光干涉引力波探测器（GWD）的推动力空前强大。平衡零差探测（BHD）允许对任意光场正交分量进行量子噪声极限读出，因此已被建议作为先进LIGO和第三代天文台的升级的关键构建模块。在BHD的实际实现方面，我们开发了一个完整的框架，用于分析与激光干涉仪输入和输出端口处的失准或模式匹配相关的BHD路径中出现的静态光学高阶模（HOMs）。我们发现HOMs对量子噪声极限灵敏度的影响与实际的干涉仪配置无关，例如Michelson和Sagnac干涉仪受到相同方式的影响。我们表明输出失准仅影响量子噪声极限灵敏度的高频部分。然而，在低频处，HOMs以相同的量减小干涉仪响应和辐射压力噪声，因此量子噪声极限灵敏度未受到负面影响。我们表明对干涉仪的输入失准产生与输出失准相同的效应，并且额外降低了干涉仪内部的功率。我们还分析了动态HOM效应，例如由BHD的悬挂镜产生的光束抖动。我们的分析可以直接应用于未来GWD中的任何BHD实现。此外，我们将我们的分析技术应用于格拉斯哥正在建设的速度计概念验证实验的实例。我们发现，对于我们的实验参数，BHD路径中的隔震系统性能与该实验的设计灵敏度相兼容。
引用
@article{arxiv.1612.00743,
title = {Effects of static and dynamic higher-order optical modes in balanced homodyne readout for future gravitational waves detectors},
author = {Teng Zhang and Stefan L Danilishin and Sebastian Steinlechner and Bryan W Barr and Angus S Bell and Peter Dupej and Christian Gräf and Jan-Simon Hennig and E Alasdair Houston and Sabina H Huttner and Sean S Leavey and Daniela Pascucci and Borja Sorazu and Andrew Spencer and Jennifer Wright and Kenneth A Strain and Stefan Hild},
journal= {arXiv preprint arXiv:1612.00743},
year = {2017}
}