非晶与晶体薄膜涂层中布朗热噪声的数值建模
广义相对论与量子宇宙学
2018-01-10 v1 仪器与探测器
摘要
热噪声预计将是限制Advanced LIGO（一旦调试完成）和第三代探测器天体物理探测距离的主要噪声源之一。采用晶体材料用于薄反射镜涂层，而不是当前一代探测器使用的非晶涂层，有可能降低热噪声。理解和降低热噪声需要精确的理论模型，但解析建模热噪声在晶体材料上尤其具有挑战性。热噪声模型通常依赖涨落耗散定理，该定理将热噪声的功率谱密度与辅助弹性问题联系起来。在本文中，我们展示了一个新型开源工具的结果，该工具数值求解辅助弹性问题以计算非晶和晶体涂层中的布朗热噪声。我们采用开源框架，通过有限元方法、自适应网格加密和并行处理来求解辅助弹性问题，这使我们能够使用可分辨薄反射涂层的高分辨率。我们与非晶材料的近似解析解进行比较，并验证我们的解按预期缩放。最后，我们建模了Cole及其合作者(2013)报道的实验中的晶体涂层热噪声，将我们的结果与一个将涂层视为“有效非晶”材料的更简单的数值计算进行比较。我们发现，将涂层视为立方晶体而非有效非晶材料会使热噪声增加约3%。我们的结果为更好理解和降低热噪声以增加未来引力波探测器的探测距离迈出了一步。（摘要缩写）
引用
@article{arxiv.1707.07774,
title = {Numerically modeling Brownian thermal noise in amorphous and crystalline thin coatings},
author = {Geoffrey Lovelace and Nicholas Demos and Haroon Khan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1707.07774},
year = {2018}
}
备注
23 pages, 6 figures, submitted to Classical and Quantum Gravity