引力波探测器中压缩态的退化：模式错配与热力学偏差

迄今为止，频率相关的压缩光已用于通过仪器引力波探测器中的干涉仪减少量子噪声，降低 6.1 dB（因数为二）。未来的升级和探测器旨在将量子噪声降低 10 dB（因数为三），并增加仪器臂腔的循环功率。实现这些目标将面临巨大挑战，部分原因在于压缩态受到模式错配（包括内部干涉仪光学腔之间以及外部辅助腔之间）和热力学偏差的退化。因此，必须深入了解所有失配来源，并在当前探测器中获得经验，以改善当前和未来的天文学灵敏度。本文识别了两种内部失配，源于测试质量光学元件吸收少量循环臂功率时产生的热力学偏差。发现，负责导致两个模式波前二次部分失配导致的退化的动力学具有特征性低通频率依赖性，而所有更高阶热力学偏差失配的动力学具有高通行为。因此，这两种失配类型主要负责不同的压缩退化——其中一些对当前探测器来说具有显著意义，而一些则仅对臂长更长的未来探测器重要。本文描述了这两种内部失配的行为，并讨论了对探测器设计、运行和表征的影响。