利用二氧化钛和二氧化锗混合物的低热噪声镜面涂层
仪器与探测器
2025-02-12 v1 材料科学
光学
摘要
地基引力波天文台的升级将需要具有降低热噪声的镜面涂层，从而提高探测器灵敏度并扩展天体物理探测范围。最近的研究表明，利用在以金属为中心的多面体相邻结构单元之间表现出更大比例共角连接的非晶材料的光学涂层，是降低机械耗散从而降低室温热噪声的有前途的途径。我们报道了使用二氧化锗与二氧化钛混合物（TiO:GeO）作为高折射率层、二氧化硅（SiO）作为低折射率材料制备的多层光学涂层。对 TiO:GeO 单层膜进行表征以优化混合比例，并在此基础上沉积了高反射率多层膜堆。在热处理后，观察到多层膜堆在 1064 nm 处具有低于 1 ppm（百万分之一）的极低光学吸收。退火过程也引发了气泡的形成，导致光学散射增加。然而，有迹象表明可以通过降低沉积腔室中的水蒸气分压来抑制气泡。直接热噪声测量提供了实验验证，证明其热噪声比目前使用的镜面显著降低了 25%，这与低于 ppm 水平的光学吸收相结合，展示了 TiO:GeO 在提高引力波天文台灵敏度方面的潜力。
引用
@article{arxiv.2502.07679,
title = {Low thermal noise mirror coatings utilising titanium dioxide and germanium dioxide mixtures},
author = {M. Fazio and I. W. Martin and P. Hill and M. Ben Yaala and M. Chicoine and C. Clark and N. Demos and M. M. Fejer and D. Gibson and S. Gras and J. Hough and A. Markosyan and G. McGhee and S. Rowan and J. Smith and F. Schiettekatte and S. Tait and G. Vajente and S. Reid},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.07679},
year = {2025}
}