基于紧凑熔融硅共挏器的惯性传感器在引力波探测原型设施中的测试
仪器与探测器
2025-04-30 v1
摘要
未来的引力波观测站需要在所有方面实现显著进步；惯性传感器是一个亟待解决的问题。采用克拉姆级高机械 Q 因子（Q）玻璃共振器结合紧凑型干涉测距技术的惯性传感器，是一种值得期待的替代方案，相较于传统的千克级惯性传感器具有体积更小的优势。我们制造了适用于低频率惯性感测的熔融硅共振器，并证明了可实现超过 150,000 的 Q 值。我们制造的一个共振器与单光束干涉仪（HoQI）相组合，用于读取测试质量的位移，从而构成惯性传感器。这是首次将 HoQI 与高 Q 共振器一起使用。该传感器在 AEI 10m 原型设施中测试于其他商业克拉姆级惯性传感器之上。尽管测试质量运动导致动态范围受挑战，但我们能够实现与 HoQI 在慢速运动或静止 test mass 条件下相同优异的噪声底，表明 HoQI 是此类传感器读出的优秀候选方案。我们评估了该 setup 作为惯性传感器的性能，显示为目前任何克拉姆级传感器所实现的最佳性能，与当今用于引力波探测的显著体积更大型传感器相当。由于这些传感器的紧凑尺寸、自校准能力及真空兼容性，它们是未来引力波探测器中惯性感测需求的理想候选方案。
引用
@article{arxiv.2504.20918,
title = {Testing Compact, Fused Silica Resonator Based Inertial Sensors in a Gravitational Wave Detector Prototype Facility},
author = {J J Carter and P Birckigt and J Lehmann and A Basalaev and S L Kranzhoff and S Al-Kershi and M Carlassara and G Chiarini and F Khan and G Leibeling and H Lück and C Rothhardt and S Risse and P Sarkar and S Takano and J von Wrangel and D S Wu and S M Koehlenbeck},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.20918},
year = {2025}
}
备注
16 pages, 5 Figures, To be submitted to journal. Comments welcome