LISA中臂锁定的性能

为了使激光干涉空间天线（LISA）达到其设计灵敏度，必须将自由运行激光频率噪声与信号读出的耦合降低超过14个数量级。用于降低激光频率噪声的一种技术是臂锁定，即将激光频率锁定到LISA臂长。本文详细介绍了一种臂锁定的实现，研究了轨道效应、多普勒知识误差的影响以及噪声极限。在包含预期主要噪声源（超稳振荡器（时钟）噪声、航天器运动和散粒噪声）的情况下，计算了臂锁定的噪声性能。研究这些问题表明，尽管双臂锁定[A. Sutton & D. A Shaddock, Phys. Rev. D 78, 082001 (2008).]在允许高增益方面优于单臂（或公共）锁定，但它在激光频率牵引和噪声性能方面都存在缺点。我们通过提出一种混合传感器来解决这个问题，该传感器保留了公共和双臂锁定传感器的优点。我们提出了臂锁定控制器的详细设计，并分析了在有和没有激光预稳情况下预期性能。我们观察到，在臂锁定控制器的单位增益频率附近，传感器相位发生了有益的变化，允许比先前认为的高10倍的增益，而不会降低稳定性。我们表明，仅通过臂锁定和时间延迟干涉测量，无需任何形式的预稳，即可实现LISA频率噪声目标。