白光腔增强引力波探测器中的量子噪声极限
广义相对论与量子宇宙学
2015-10-28 v7 量子物理
摘要
此前，我们提出了一种利用复合腔进行信号回收 (CC-SR) 并 Incorporate 白光腔 (WLC) 效应的引力波探测器。在此，我们首先使用负色散介质 (NDM) 的理想化模型，并采用所谓的 Caves 模型（针对相位不敏感线性放大器）来计及 NDM 贡献的量子噪声 (QN)，以确定灵敏度 - 带宽积增强的上限。我们计算了 CC-SR 设计的量子噪声限制灵敏度曲线，发现经典分析预测的灵敏度展宽在这些曲线中依然存在，但有所减小。此外，我们发现这些曲线始终高于标准量子极限。为了规避这一限制，我们修正了色散以补偿由光机械共振效应产生的非线性相位变化。我们发现，与 Bunanno 和 Chen [Phys. Rev. D 64, 042006 (2001)] 预测的最高灵敏度结果相比，灵敏度 - 带宽积增加的因子上限约为 14。我们还提出了一种更简单的方案 (WLC-SR)，即将色散介质插入信号回收 (SR) 腔中。对于该方案，我们发现增强因子的上限约为 18。随后，我们考虑了一个实现 NDM 的具体系统，该系统利用 M 型构型中的五个能级产生增益，并伴随电磁感应透明效应（GEIT 系统）。对于这一具体系统，我们采用基于主方程的严格方法来计算 NDM 贡献的 QN，从而使我们能够确切地确定灵敏度 - 带宽积的增强，而非仅仅是其上限。具体而言，我们确定了一组参数，使得灵敏度 - 带宽积增强了 17.66 倍。
引用
@article{arxiv.1410.6877,
title = {Quantum noise limits in white-light-cavity-enhanced gravitational wave detectors},
author = {Minchuan Zhou and Zifan Zhou and Selim M. Shahriar},
journal= {arXiv preprint arXiv:1410.6877},
year = {2015}
}
备注
35 pages, 19 figures