一英寸直径光学元件上的高精度惯性传感器

紧凑的高精度惯性传感器对于隔离许多现代物理实验免受地震运动引起的干扰是必需的。我们提出了一种新型惯性传感器，其机械振子可安装在一个标准的一英寸直径光学元件上。该振子实现了超过600,000的品质因子和50 Hz的共振频率，使其悬架热噪声本底低于所有市售惯性传感器。该振子与基于Pound-Drever-Hall的读出方案相结合，在0.2 Hz以上实现了100 fm/√Hz的位移噪声。我们将振子和读出系统集成，制作了两个惯性传感器。在0.1 Hz至200 Hz的宽频带内实现了纳g量级的性能。在20 Hz以下，本文提出的传感器提供了与当今最好的惯性传感器相当的性能，而尺寸仅为后者的一小部分。在20 Hz以上，据作者所知，该传感器是迄今为止文献中展示的此类设备中性能最佳的，其自噪声本底为0.1 ng/√Hz。该传感器在相关地震频率范围内的卓越性能、真空兼容性和紧凑尺寸，使其成为集成到诸如引力波探测器所使用的复杂地震隔离方案中的主要候选者。