激光干涉引力波探測器的參量不穩定性問題及其研究進展

作者：吳斌,劉見,張玨,陳旭

摘要：在激光干涉引力波探測器的干涉臂中,激光的功率非常高。這一設計降低了量子散粒噪聲對探測靈敏度的影響,但卻給引力波探測帶來了參量不穩定性問題。激光干涉引力波探測器中的參量不穩定性問題由其臂腔內光學模與測試物質的聲學模之間的相互作用引起,它使得測試物質的振蕩呈指數型增長,最終可導致臂腔無法正常工作。從參量不穩定性問題的首次提出到今天,人們通過理論計算、模擬以及實驗,提出且驗證了多種抑制參量不穩定性問題的辦法。首先回顧了激光干涉引力波探測器中參量不穩定性問題的研究過程,然后對參量不穩定性問題的理論模型進行了簡單的介紹,最后著重分析了包括環形加熱器、靜電驅動器以及聲學模阻尼器在內的三種目前比較重要的解決參量不穩定性問題的方法,并介紹了幾種在未來值得嘗試的新方法:使用陣列加熱器改變探測器測試物質的形狀,利用光學反饋來抑制探測器臂腔內的高階模強度,以及設計消除參量不穩定性隱患的新一代探測器。

發文機構：北京師范大學天文系 Albert Einstein Institute Department of Physics

關鍵詞：引力波探測參量不穩定性光聲相互作用gravitational wave detectionparametric instabilityopto-acoustic interaction

分類號： P171[天文地球—天文學]