面向第三代地基引力波探测的激光源需求分析.pdfVIP

物

理

学

报

Acta

Phys.

Sin.

Vol.

71,

No.

16

(2022)

164203

面向第三代地基引力波探测的激光源需求分析*

1)1)2)1)1)2)1)2)

李庆回

李卫

孙瑜

王雅君

田龙

3)1)2)1)2)†

陈力荣

张鹏飞

郑耀辉

1)

(山西大学光电研究所,

量子光学与光量子器件国家重点实验室,

太原030006)

2)

(山西大学,

极端光学协同创新中心,

太原030006)

3)

(山西大学,

物理电子工程学院,

太原030006)

(2022

年3

月26日收到;

2022

年4

月15日收到修改稿)

引力波探测是一项重大国际前沿科技研究,

对探索许多基础科学问题具有重大意义,

然而引力波探测装

–24–1/2

置的建设面临着极大的技术挑战.

山西大学提出利用废弃地下矿井,

建设臂长为10

km、灵敏度达10

Hz

的地基引力波探测装置的建设计划.

理论上,

等臂迈克尔逊干涉仪的灵敏度不受光源噪声的限制.

但是实际

的激光干涉仪受臂腔线宽差异、腔镜反射率差异、腔镜质量差异、腔内功率差异等因素限制,

灵敏度依赖于

激光源的指标.

本文定量分析了激光源指标参数对干涉仪灵敏度的影响,

并从地基引力波探测装置的设计灵

敏度出发,

对激光源的波长、振幅噪声、频率噪声、光束指向噪声和基模纯度提出具体要求.

该分析为建设我

国的地基引力波探测装置(预期灵敏度达国际上第三代探测器水平)奠定了激光源噪声分析和干涉仪指标分

解等方面的坚实基础.

关键词：引力波探测,

应变灵敏度,

低噪声激光源,

噪声分解

PACS：42.55.–f,

42.60.–v,

42.60.By,

42.60.PkDOI:10.7498/aps.71

[7]

Einstein

telescope,

ET).

山西大学在山西省政府

1

引言的支持下提出在地下的废弃矿井中建设基于量子

光源的引力波探测大型地基观测装置,

第一阶段预

2015年,

美国LIGO(laser

interferometer

grav-