基于光学锁相外差干涉法的六自由度测试质量读出
天体物理仪器与方法
2023-10-27 v1 仪器与探测器
光学
摘要
自由落体测试质量的精确位置与姿态测量对于星载引力波探测任务的成功至关重要。本文提出了一种新近在实验室开发的测试质量运动读出方案，其利用四象限光电探测器测量测试质量的平移与倾斜。该读出系统摒弃了塞曼效应或 AOM 频移调制等传统方法，采用两束激光的相位锁定来产生双频外差光源。值得注意的是，在 1 mHz 至 10 Hz 频段内，相位锁定的环路外灵敏度低于 30 pm/Hz^{1/2}。系统由三台测量干涉仪和一台参考干涉仪组成，采用对称设计，基于偏振复用与差分波前传感可实现多达六个自由度的测量。地面模拟实验结果表明，所提系统在 1 Hz 处分别达到了 4 pm/Hz^{1/2} 和 2 nrad/Hz^{1/2} 的测量灵敏度、5 nm 和 0.1 urad 的分辨率、200 um 和 600 urad 的量程。这些发现展示了该系统作为星载引力波探测任务及其他需要精确定位与多自由度传感应用中监测测试质量运动的替代方法的潜力。
引用
@article{arxiv.2310.16852,
title = {Six-degrees-of-freedom test mass readout via optical phase-locking heterodyne interferometry},
author = {Xin Xu and Jinsong Liu and Henglin Mu and Yan Li and Yidong Tan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.16852},
year = {2023}
}
备注
7 pages, 10 figures. arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:2207.06420