Results of the First Coincident Observations by Two Laser-Interferometric Gravitational Wave Detectors
本文给出了引力波在800 Hz~1.25 kHz波段内的应变振幅的一个上限。在62小时的有效重合观测期间，格拉斯哥大学和马克斯·普朗克量子光学研究所的原型激光干涉引力波探测器设定了4.9 E-16的极限，在波偏振和入射方向上取平均值。这比探测器可能设置的理论最佳极限差大约2倍，过量是由于未建模的非高斯噪声。该实验表明，为大型干涉仪计划进行的这类观测是可行的，应在几年内上线。
1996-05-22 gr-qc
Radiation Pressure Induced Instabilities in Laser Interferometric Detectors of Gravitational Waves
大尺度干涉型引力波探测器由法布里-珀罗腔组成，工作功率从几十千瓦到兆瓦不等。高功率可能导致几种非线性效应，这将影响检测器的性能。在本文中，我们研究了辐射压力的影响，这往往会使反射镜从其谐振位置位移，从而导致腔的失谐。我们观察到一个显著的效果，即，自由悬挂的镜子不断获得能量和摆动幅度增加。它被发现的“时间延迟”，即所需的时间为字段调整到其瞬时平衡值，当镜子是在运动中，是负责这种效果。这种效应可能对全尺寸干涉仪（如VIRGO和LIGO）的最佳操作很重要。
2000-11-28 gr-qc
Squeezing and Dual Recycling in Laser Interferometric Gravitational Wave Detectors
本文计算了一个理想的迈克耳孙干涉仪，它包含了双重再循环和压缩光对引力波的响应。光子计数噪声来自通过输入端口发送的光以及由引力波产生的边带频率处的真空模式。最小可检测的重力波振幅取决于波的频率以及挤压和再循环参数。压缩和双循环的宽带操作都降低了光子计数噪声，因此这两种技术可以一起使用以进行更精确的相位测量。光子数的方差是随时间变化的，振荡在重力波的频率，但比常数部分低得多的顺序。
1994-01-25 gr-qc
Analytical Estimate of Atmospheric Newtonian Noise Generated by Acoustic and Turbulent Phenomena in Laser-Interferometric Gravitational Waves Detectors
我们提出了一个理论估计的大气牛顿噪声由于大气质量密度波动产生的声学和湍流现象，我们确定这种噪声的相关性在激光干涉探测引力波。首先，我们考虑干涉仪测试质量的重力耦合大气密度的波动，由于声波的传播在一个半空间所占据的理想流体界定的无限刚性平面。我们提出了一个分析表达式的频谱的加速度波动的测试质量的干涉仪在实验上获得的频谱的压力波动。第二，我们考虑干涉仪测试质量的重力耦合到大气密度的波动，由于在湍流莱特希尔过程中产生的声波的传播。我们提出了一个分析表达式-在傅立叶空间-频谱的加速度波动的测试质量的干涉仪。最后，我们讨论了这些噪声源的相关性，在引力波的检测牛顿大气噪声的估计谱密度在这里考虑的VIRGO探测器的预期灵敏度曲线进行比较。
2009-12-16 gr-qc
Laser-interferometric Detectors for Gravitational Wave Background at 100 MHz : Detector Design and Sensitivity
近年来，对引力波背景（GWB）的观测研究取得了很大进展，并在很宽的频率范围内对GWB的能量密度给出了直接和间接的约束。这些限制已经拒绝了一些理论模型的大GWB谱。然而，在100 MHz时，直接观测并没有严格的上限，尽管大爆炸核合成导致的He 4丰度存在间接限制。在本文中，我们提出了一个实验，激光干涉仪搜索GWB在100 MHz。我们考虑了三种探测器设计，并评估了单个探测器的GW响应函数。结果，我们发现，在100 MHz，最灵敏的检测器是设计，一个所谓的同步循环干涉仪，它具有更好的灵敏度比普通的法布里-珀罗迈克耳孙干涉仪的3.3倍，在100 MHz。我们还给出了最佳的灵敏度，可在100 MHz与现实的实验参数。
2008-01-30 gr-qc
Arm locking for space-based laser interferometry gravitational wave observatories
激光稳频是激光干涉空间天线（LISA）等空间引力波观测站干涉测量系统的关键部分。臂锁定作为一种拟议的频率稳定技术，将长臂长度的稳定性转移到激光频率。臂锁定传感器合成航天器间相位测量的充分滤波的线性组合，以估计激光频率噪声，其可用于控制激光频率。在佛罗里达大学，我们开发了基于硬件的佛罗里达大学LISA干涉仪模拟器（UFLIS），以研究和验证激光频率噪声降低和抑制技术在现实的LISA样条件下。这些条件包括航天器之间的可变多普勒频移、LISA类信号传播时间、光学转发器、实际激光频率和定时噪声。我们回顾了不同类型的手臂锁定传感器，并讨论了它们在LISA中的预期性能。所提出的结果支持在相关的LISA样条件下的臂锁定的实验研究期间获得的结果。我们测量的噪声抑制以及初始瞬态和频率牵引多普勒频率误差的存在。本文的工作证明了LISA中臂锁定的有效性和可行性。
2014-01-08 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
Space-based Gravitational Wave Observatories
本文将作为《引力波天文学手册》的一章出现，我们将在本文中描述利用天基干涉引力波观测站探测引力波的情况。我们将提供一个概述的关键技术，其操作，说明使用激光干涉仪空间天线（LISA）的具体例子。然后，我们将概述天基探测器的数据分析战略，包括对时间延迟干涉测量法的描述，这是将激光频率噪声抑制到必要水平所必需的。我们将描述天基探测器瞄准的毫米赫兹频率范围内的引力波的主要来源，然后讨论这些观测将促进的一些关键科学研究。再次，这里给出的定量陈述将参考LISA的能力，因为这是研究得最好的任务概念。最后，我们将介绍关于今后可能进一步发射的更灵敏的天基探测器的一些建议。
2022-01-25 gr-qc
The Response of Laser Interferometric Gravitational Wave Detectors Beyond the Eikonal Equation
本文计算了迈克耳孙干涉仪对弱平面引力波的响应，其精度比程函方程高一个数量级。通过求解几何光学的输运方程，考虑了电磁场的振幅和偏振的调制，边界条件适用于激光干涉测量。考虑到直流和平衡零差读出方案，干涉仪输出信号的显式公式推导。这些信号包括光路长度、频率和振幅的扰动，并且示出为对偏振扰动不敏感。
2021-08-11 gr-qc physics.optics
Adapting time-delay interferometry for LISA data in frequency
时间延迟干涉测量法是一种后处理技术，用于减少不等臂外差干涉测量中的激光噪声，这是激光干涉仪空间天线等空间重力探测器的一种特点。这种技术包括适当的时间偏移和线性组合的干涉测量，以减少激光噪声的几个数量级，并检测引力波。在此通信中，我们表明，由于臂长的时间演变的多普勒频移导致不可接受的大残留噪声时，使用干涉测量表示的频率和标准表达式的TDI变量的单位。我们还提出了一种技术，以减轻这种影响，包括一个缩放的干涉测量除了通常的时移操作时，构建TDI变量。我们证明了分析和使用数值模拟，这种技术可以恢复标准的激光噪声抑制，这是必要的测量引力波。
2021-06-14 gr-qc
Arm-length stabilisation for interferometric gravitational-wave detectors using frequency-doubled auxiliary lasers
在先进的引力波干涉仪中，臂腔镜的残余运动预计将成为系统锁定捕获的主要障碍之一。我们提出了一种技术，克服了这个问题，采用辅助激光器在两倍的基本测量频率，以预稳定的臂腔的长度。应用这种方法，我们减少了1.3米长的，独立悬挂的法布里-珀罗腔的表观长度噪声为30 pm均方根，并成功地转移纵向控制的系统从辅助激光器的测量激光器。
2011-12-14 gr-qc physics.ins-det
Advanced technologies for future ground-based, laser-interferometric gravitational wave detectors
本文综述了引力波探测领域的现代光学技术。我们描述了当前国家的最先进的引力波探测器技术方面的光学布局，悬挂和测试质量。我们讨论了这些子系统中的主要来源和噪声，以及有助于减轻未来几代探测器的发展。我们非常简要地总结了一些新的天体物理学，将有可能与这些升级的探测器。
2014-06-26 astro-ph.IM gr-qc
Quantum noise in second generation, signal-recycled laser interferometric gravitational-wave detectors
长期以来，人们一直认为激光干涉引力波探测器的灵敏度受到自由质量标准量子极限的限制，除非对干涉仪进行彻底的重新设计或对其输入/输出光学系统进行修改。在完全量子力学的方法中，我们证明了在由臂腔和信号回收腔组成的第二代干涉仪中，例如，在LIGO-II构型中，（i）量子散粒噪声和量子辐射-压力-波动噪声是动态相关的，（ii）噪声曲线呈现两个共振凹陷，（iii）在频率范围Δ f/f \sim 1内，标准量子极限可以被2倍击败，但代价是在较低频率处噪声增加。
2001-07-06 gr-qc quant-ph
Computational cost for detecting inspiraling binaries using a network of laser interferometric detectors
我们扩展了先前开发的用于检测牛顿波形的相干网络数据分析策略到后牛顿（PN）波形的情况。由于PN波形取决于吸气双星的个体质量，因此参数空间维数从牛顿情况增加了一个。我们获得了模板的数量，并估计了PN波形的计算成本：对于太阳质量的下限，对于LIGO-I噪声，以及3%的最大失配，单个探测器的在线计算速度要求是几个Gflops;对于两个探测器网络，它是数百个Gflops，对于三个探测器网络，它是数十个Tflops。除了理想的网络，我们得到的结果，现实的网络，包括LIGO和处女座。最后，我们比较了重合检测策略与上述一致性策略的成本。
2001-10-08 gr-qc
Reduction of thermal fluctuations in a cryogenic laser interferometric gravitational wave detector
镜面的热涨落是干涉型引力波（GW）探测器的基本限制。在这里，我们首次实验证明，在17\，K和18\，K的低温激光干涉仪天文台的蓝宝石反射镜GW检测器中的反射镜的热波动的减少。在90 ~ 240 Hz的频率范围内，由于反射镜的热涨落限制了探测器的灵敏度，通过对反射镜进行冷却，提高了探测器的灵敏度.提高的灵敏度在165 Hz处达到最大值$2.2 \times 10^{-19}\,\textrm{m}/\sqrt{\textrm{Hz}}$。
2012-02-16 gr-qc physics.ins-det
TDIR: Time-Delay Interferometric Ranging for Space-Borne Gravitational-Wave Detectors
对低频（兆赫）波段敏感的星载干涉引力波探测器将在今后十年内投入使用。在这些探测器中，航天器到航天器的光传播时间必然是不相等的，并且是随时间变化的，并且（由于像差）在上行链路和下行链路上将具有不同的值。在这种不等臂干涉仪中，激光相位噪声将通过采用在成对航天器之间测量的激光相位可观测量值的线性组合来消除，该线性组合通过沿相应臂的光传播时间适当地进行时移。这个过程，称为时间延迟干涉测量（TDI），需要准确的知识的光时间延迟的时间函数。在这里，我们提出了一个高精度的技术来估计这些时间延迟，并研究其使用的激光干涉仪空间天线（LISA）任务的背景下。我们将这种依赖于TDI组合本身的测距技术称为时延干涉测距（TDED）。对于每一个TDI组合，我们表明，通过最大限度地减少均方根功率在该组合（平均积分时间$\sim 10^4$ s）相对于时间延迟参数，我们得到的时间延迟的估计准确到足以消除激光噪声的水平远低于二次噪声。因此，TTRO允许在不使用专用航天器间测距系统的情况下实施TDI，从而可能简化LISA设计。在本文中，我们正式定义的Tdish程序，我们通过模拟与\textit{Synthetic LISA}软件包，其预期的性能。
2004-10-25 gr-qc
Sources and technology for an atomic gravitational wave interferometric sensor
我们研究使用原子干涉仪作为mHz-Hz频段引力波的探测器，这是对计划中的光学干涉仪的补充，如激光干涉仪引力波天文台（LIGO）和激光干涉仪空间天线（LISA）。我们描述了一种优化的原子引力波干涉传感器（AGIS），其灵敏度与基线长度的5/2次方成正比，而不是一个更保守的设计的线性缩放。技术挑战进行了简要讨论，是一个桌面演示AGIS，目前正在建设中的伯克利分校。我们研究了一系列的潜在来源的引力波可见AGIS，包括银河系和河外双星。根据预测的散粒噪声有限的性能，AGIS应该能够在500秒差距内探测到Ia型超新星的前兆，最多提前200年。优化的检测器可以能够检测来自RX J0806.3+1527的波。
2010-10-24 gr-qc
Optimal Location of Two Laser-interferometric Detectors for Gravitational Wave Backgrounds at 100 MHz
近年来，人们开展了对引力波背景（GWB）的观测研究，并在很宽的频率范围内给出了对GWB能量密度的限制。这些限制已经导致拒绝相对较大的GWB光谱的一些理论模型。然而，在100 MHz时，直接观测并没有严格的上限，尽管由于大爆炸核合成导致的He 4丰度存在间接限制。在我们之前的论文中，我们研究了可以在高频下有效响应GW的检测器设计，其中GW的波长与检测器的大小相当，并且发现所谓的同步回收干涉仪的配置在这些灵敏度方面最好。本文研究了两个同步回收干涉仪的最佳位置，推导了它们对GWB的互相关灵敏度。我们发现，如果两个coaligned探测器位于0.2米的范围内，灵敏度几乎是优化的，几乎没有变化，并且在实验中实现的灵敏度远低于以前在实验中获得的约束。
2008-01-27 gr-qc
Non-sky-averaged sensitivity curves for space-based gravitational-wave observatories
在引力波观测中，信噪比（SNR）被用作检测置信度的基本品质因数，并与Fisher矩阵一起用于从检测信号中提取的物理信息量。SNR通常从灵敏度曲线计算，灵敏度曲线描述了给定频率的单色源达到阈值SNR所需的引力波振幅。对于类似于激光干涉仪的天基干涉仪探测器，它们对长寿命信号敏感，位置和方向不断变化，需要逐个源计算精确的信噪比。为了方便起见，大多数作者更喜欢使用天空平均灵敏度，接受单个源的不准确SNR，并放弃对源总体SNR统计分布的控制。在本文中，我们描述了一个简单的端到端的配方来计算任何几何形状的干涉天基探测器的非天空平均灵敏度：实际上，我们推导出天空平均灵敏度曲线的误差条，这为以前关于天空平均信噪比的不合格陈述提供了严格的统计解释。作为一个工作的例子，我们认为各向同性和银河系盘人口的单色源，观察与“经典的LISA”的配置。我们确认，各向同性人口的（标准）反均方根平均灵敏度保持不变，是否包括在计算中的LISA轨道。然而，探测器的运动使灵敏度的分布变紧，因此对于50%的源，灵敏度在其平均值的30%以内。对于银河系盘人口，平均和分布的灵敏度为一个移动的检测器变成类似的各向同性的情况。
2012-09-12 gr-qc
Probing dipole radiation from binary neutron stars with ground-based laser-interferometer and atom-interferometer gravitational-wave observatories
原子干涉引力波（GW）观测站作为一种新型的地基GW探测器，具有较低的观测灵敏度。以原子干涉仪--昭山长基线原子干涉仪引力天线（ZAIGA）及其升级版（Z+）为例，研究了原子干涉仪如何与地面激光干涉仪互补，用于测量双星中子星（BNS）合并产生的引力偶极辐射。这样的测试对于更好地理解强等效原理是很重要的，强等效原理是爱因斯坦广义相对论的核心。为了获得统计上合理的结果，我们抽样BNS系统根据他们的合并率和人口，从中我们研究的参数化偶极子辐射参数$B$的预期范围。从地面激光干涉仪和原子干涉仪ZAIGA/Z+的组合中提取BNS参数和偶极辐射，与地面激光干涉仪单独相比，我们有权获得几倍到几个数量级的$B$的更严格的界限，最终达到$|B| \lesssim 10^{-9}$（与ZAIGA）和$|B| \lesssim 10^{-10}$（与Z+）的水平。
2021-08-18 astro-ph.HE gr-qc
Perspectives on Beam-Shaping Optimization for Thermal-Noise Reduction in Advanced Gravitational-Wave Interferometric Detectors: Bounds, Profiles, and Critical Parameters
激光束的适当成形（特别是平坦化和加宽）最近被提出作为减少先进的引力波干涉检测器中的内部（镜）热噪声的有效装置。基于最近发表的解析近似（有效的无限测试质量限制）的布朗和热弹性镜噪声在任意形状的光束的存在下，本文解决了某些初步的问题，最佳光束整形问题。特别是，具体参考的激光干涉仪引力波天文台（LIGO）的实验，绝对和现实的各种热噪声成分的下限获得和比较的当前状态（高斯光束）和趋势（“台面”光束），表明相当充足的利润进一步减少。在这个框架中，相关的优化问题的有效尺寸，其关系的关键设计参数被确定，物理可行性和模型的一致性问题被认为是突出的，可能的附加要求和/或先验信息可利用，以推动后续的优化过程。
2007-07-04 gr-qc
General relativistic laser interferometric observables of the GRACE-Follow-On mission
我们开发了一个高精度的激光测距干涉（LRI）观测的GRACE后续（GRACE-FO）任务的模型。为此，我们在广义相对论的后牛顿近似下，研究了电磁波在扩展体附近的引力场中的传播。我们提出了一个广义相对论模型的平面波的相位，占所有的多极的引力体，它的角动量的贡献，以及由外部源产生的潮汐场的贡献。我们开发了一种新的方法来模拟相干信号传输的引力场的太阳系，依赖于相对论处理的相位。我们使用这种方法来描述高精度的干涉测量的GRACE-FO和制定的关键LRI观测值，即相位和相位速率的相干激光链路之间的两个航天器。我们为两个GRACE-FO航天器之间的LRI启用范围开发了一个相对论模型，精确到小于1 nm，并为相应的范围速率开发了一个高精度模型，精确到优于0.1 nm/s。我们还制定了高精度的相对论模型的双单向范围（DOWR）和DOWR启用的距离率观测值最初用于GRACE和现在研究的GRACE-FO干涉测量。我们的公式证明了GRACE-FO任务设计背后的基本假设，并强调了GRACE-FO航天器实现近圆形和几乎相同轨道的重要性。
2014-02-28 astro-ph.EP gr-qc physics.geo-ph
Propagation of Light in the Field of Stationary and Radiative Gravitational Multipoles
极高精度的无线电/光学干涉天文台，如SKA，盖亚，SIM和LIGO/LISA引力波探测器的无与伦比的灵敏度要求更深入的理论处理电磁信号的传播通过太阳系的变量引力场，振荡和进动中子星，合并的二元系统，爆炸超新星，碰撞星系的相对论效应。对于未来的引力波观测站来说，特别重要的是光线在由局部引力辐射源发射的多极引力波场中的传播问题。本文提出了物理上适当的和一致的数学解决方案，这个问题的第一个后闵可夫斯基近似的广义相对论，占所有时间相关的多极矩的一个孤立的天文系统。
2006-03-15 gr-qc
Effects of mirror birefringence and its fluctuations to laser interferometric gravitational wave detectors
针对晶体材料双折射及涨落影响激光干涉引力波探测器灵敏度的问题，本文解析估算了镜面基底与涂层的相关效应，给出硅基底和AlGaAs涂层的双折射涨落指标要求，并指出需考虑光学腔响应以准确估算退偏振光学损耗。
2024-01-31 astro-ph.IM gr-qc physics.optics
Interferometric Unruh detectors for Bose-Einstein condensates
Unruh效应预测了在真空中移动的加速探测器的热响应。在这里，我们提出了一个干涉计划，观察一个类似的圆形Unruh效应使用本地化激光耦合到玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）。在冷凝物中的量子涨落是由一个有效的相对论场论，并证明，耦合的激光场作为一个有效的Unruh-DeWitt检测器。在玻色-爱因斯坦凝聚中，光速比声速低12个数量级。对于接近声速的探测器，在模拟系统中观察Unruh效应在实验上是可行的。
2020-12-20 cond-mat.quant-gas gr-qc
The influence of laser relative intensity noise in the Laser Interferometer Space Antenna
本文研究了LISA任务中六台激光器的相对强度噪声（RIN）在时延干涉测量（TDI）中的传播与影响，基于现有任务架构计算表明，严格的技术设计要求可将RIN从约8.7 pm/rtHz降至亚1 pm/rtHz，并强调了平衡探测的重要性。
2023-01-04 astro-ph.IM gr-qc
Geometry of transient gravitational waves and estimation of efficiencies of different detector configurations
Facultad de Matemática Astronomía, Física y Computación (FaMAF)（数学、天文学、物理与计算学院）；Universidad Nacional de Córdoba（科尔多瓦国立大学）；Instituto de Física Enrique Gaviola (IFEG)（恩里克·加维亚拉物理研究所）
本文提出了一种几何方法来分析干涉仪观测站记录的暂态引力波，旨在评估下一代探测器配置如宇宙探测器、爱因斯坦望远镜和南美引力波观测站的性能和灵敏度。
2026-04-27 gr-qc
Forward Modeling of Space-borne Gravitational Wave Detectors
未来十到二十年内，几个星载引力波观测站的建设计划正在进行中。真实有效的正演模拟将在这些观测站的设计和运行中发挥关键作用。星载干涉引力波探测器的工作方式与地面上的探测器非常不同。复杂的轨道运动、虚拟干涉测量和有限尺寸效应使天基系统的描述复杂化，而非线性控制系统使地基系统的描述复杂化。在这里，我们探讨了基于空间的引力波探测器的正演建模，并引入了一个绝热近似的检测器响应，显着扩展了标准的低频近似的范围。绝热近似将有助于数据分析技术的发展，并改进天体物理参数提取的建模。
2003-11-21 gr-qc
Searches for Gravitational Waves from Binary Neutron Stars: A Review
新一代的天文台正在寻找引力波。这些由高度相对论性系统发射的波，一旦被探测到，将为观测宇宙打开一扇新的窗口。对于这些天文台来说，最有希望的引力波来源是在合并前最后几分钟的致密双星。本文简要介绍了中子星双星发射的引力波的干涉探测，包括理论、实现和方法。迄今尚未发现任何此类情况。然而，对合并率的最佳直接观测极限已经确定，仪器和分析方法继续朝着定义引力波天文学新领域的最终目标进行改进。
2007-12-15 gr-qc
Optical sensitivities of current gravitational wave observatories at higher kHz, MHz and GHz frequencies
本文计算了现有引力波天文台在kHz、MHz和GHz频段由光子散粒噪声主导的高频灵敏度，揭示其频率梳特性，为新型高频引力波探测器提供对比基准。
2024-09-04 astro-ph.IM gr-qc hep-ex
Gravitational Wave Detector Sites
目前和拟议的激光干涉引力波探测器的位置和方向以表格形式给出。
1996-07-30 gr-qc
Modulation-assisted time-delay interferometric ranging for LISA
本文提出调制辅助时延干涉测距MATDIR，通过近1 Hz激光相位调制提升LISA光传播时间估计的精度与鲁棒性，并经理论和模拟验证其性能可媲美PRN基线。
2025-07-25 astro-ph.IM gr-qc
Passive Newtonian noise suppression for gravitational-wave observatories based on shaping of the local topography
在这篇文章中，我们提出了一种新的方法来减少牛顿噪声的激光干涉引力波探测器位于地球表面。我们表明，挖掘米级的凹槽周围的主要测试质量的引力波探测器的地面，它是可能的，以减少耦合瑞利波驱动的地震扰动测试质量位移。最佳的凹槽形状的讨论给出，我们使用有限元模拟来推导牛顿噪声抑制的缩放与参数的凹槽以及地震激励的频率。考虑到类似于Advance LIGO配置的干涉仪，我们的模拟表明，对于深度为4米、宽度和长度分别为11米和5米的凹陷，在相关频率范围内，频率相关的牛顿噪声抑制因子为2至4。虽然对现有干涉仪进行改造似乎并非不可能，但将我们的概念应用于未来的基础设施似乎提供了更好的效益/成本比，因此具有更高的可行性。
2014-06-09 astro-ph.IM gr-qc
Hidden photon measurements using the long-baseline cavity of laser interferometric gravitational-wave detector
我们提出了一种新的应用，即利用激光干涉引力波~（GW）探测器中的长基线高功率腔来寻找弱相互作用亚电子伏粒子（WISPs），例如隐藏的U（1）规范玻色子，称为隐藏扇形光子。它是基于光透过墙壁照射实验的原理，适用于波长为1064或532 nm的激光。过渡边缘传感器（TES）测辐射热计被假定为探测器，其暗率和效率分别被假定为$0.000001~\mathrm{s^{-1}}$和0.75。TES测辐射热计具有足够的灵敏度来搜索低质量的隐藏扇区光子。我们假设再转换腔安装在隐藏扇形光子的再转换区上，其反射次数和长度分别为1000和10，100和1000 m。我们发现，第二点五和第二代GW实验，如KAGRA和先进的LIGO与再生腔和TES测辐射热计。这些实验与再转换镜的预期下限设置在耦合常数$χ= 2 \times 10^{-9}$上，对于质量为$2 \times 10^{-5}$ eV的隐藏扇区光子，在95%置信水平内。第三代探测器，爱因斯坦望远镜，将达到$χ= 1 \times 10^{-9}$，质量为$1 \times 10^{-5}$ eV，在95%的置信水平。虽然RC的操作和构造将需要专用的光学配置，但GW检测中使用的腔预计将测量找到隐藏扇区光子的强大潜力。
2015-09-28 gr-qc hep-ex physics.ins-det
A data-analysis strategy for detecting gravitational-wave signals from inspiraling compact binaries with a network of laser-interferometric detectors
提出了一种基于最大似然法（MLM）的数据分析策略，用于利用具有全球任意方位和任意位置的激光干涉探测器网络探测来自螺旋形致密双星的引力波。MLM是基于网络似然比（LR），这是一个函数的八个信号参数，确定牛顿inspiral波形。在基于MLM的策略中，LR必须在所有这些参数上最大化。在这里，我们表明，它是可能的，以最大限度地分析超过四个八个参数。最大化的第五个参数，到达时间，是最有效地处理使用快速傅立叶变换算法。这使我们能够在这五个参数上连续扫描参数空间，并且还大大降低了计算成本。其余三个参数的LR的最大化是数值处理的。这包括在这个减少的参数空间上构造一组模板。在获得网络统计数据后，为了简单起见，我们首先讨论所有检测器具有共同噪声曲线的“理想化”网络。然而，这样的练习产生有用的估计计算成本，也测试这里开发的形式主义。然后，我们考虑由LIGO和VIRGO探测器组成的网络的现实情况：这些网络包括两个探测器网络，将两个LIGO或VIRGO与其中一个LIGO配对，以及包括VIRGO和两个LIGO的三个探测器网络。对于这些网络，我们提出了计算速度的要求，网络的灵敏度，和源方向的分辨率。
2000-10-11 astro-ph gr-qc
Advanced quantum techniques for future gravitational-wave detectors
光的量子涨落限制了先进的激光干涉引力波探测器的灵敏度。这是迈向下一代引力波观测站的主要障碍之一。探测器灵敏度的预期显著提高需要使用量子非破坏测量和反作用规避技术，这使我们能够规避海森堡不确定原理施加的灵敏度限制。在我们之前的综述文章：“引力波探测器中的量子测量理论”[Living Rev. Relativity 15，5（2012）]中，我们阐述了量子测量理论的基本原理，并提供了分析干涉仪量子噪声的框架。本文的范围是回顾近年来提出的量子噪声抑制的新技术，并把它们放在同一个框架。我们的干涉测量方案和拓扑结构的描绘是为了在选择下一代引力波天文台的设计过程中的援助。
2019-03-12 gr-qc
Atomic Interferometric Gravitational-wave Space Observatory (AIGSO)
我们提出了一种星载引力波探测方案，称为原子干涉引力波空间观测站（AIGSO）。它是由原子物质波干涉术的进展，它完全利用驻波分裂，偏转和重组的原子束的动机。我们的方案包括三个无阻力卫星绕地球运行。AIGSO的相移主要由引力波的Sagnac效应决定，它与原子干涉仪所包围的面积、引力波的频率和振幅成正比。该方案在100 mHz-10 Hz频率范围内具有应变灵敏度$< 10^{-20}/\sqrt{\rm Hz}$，填补了天基和地基激光干涉探测器之间的探测空白。因此，我们提出的AIGSO可以是一个很好的补充检测方案的星载激光干涉计划，如LISA。考虑到目前相关技术的准备状态，我们期望我们的AIGSO是未来天基引力波探测计划的一个有前途的候选人。
2018-01-16 astro-ph.IM gr-qc physics.atom-ph
Quantum expander for gravitational-wave observatories
激光的量子不确定性限制了引力波观测站的灵敏度。在过去的30年里，人们发明了压缩量子不确定性和利用光学谐振腔增强引力波信号的技术。然而，共振器的线宽有限;在科学上非常有趣的天体物理学致密双星合并的衰荡过程中产生的高信号频率今天无法解决。在这里，我们提出了一种扩展检测带宽的光学方法。它在其中一个光学谐振腔中使用量子不确定性压缩，在保持低频灵敏度不变的同时补偿有限谐振腔的线宽。引入量子扩展器以提高未来引力波探测器的灵敏度，我们设想它将成为其他腔增强型超光速实验的新工具。
2019-03-14 gr-qc quant-ph
Gravitational Wave observatories may be able to detect hyperbolic encounters of Black Holes
引力波（GW）天文学有望观测到不同类型的天体物理源。在这里，我们探讨的可能性，从紧凑的恒星与地面干涉探测器的双曲相互作用的GWs的检测。据信，一个紧密的束缚星团，如球状星团，可以是这些相互作用的主要环境。我们估计的检测率，这样的事件，考虑集群内的局部几何形状，占紧凑型恒星在有限距离的散射概率，并假设现实的集群属性指导可用的数值模型，它们的形成时间，和内部的恒星演化。我们发现，即使在保守的限制，它可能会检测到这样的黑洞遇到在未来几年内，目前的网络的观测站与正在进行的灵敏度升级和一个到几个事件，每年与下一代天文台。在实践中，实际检测率可能会大大超过估计的平均率，因为在非常大的人群中发现离群值的机会可能很高。这样的观测（或没有观测）可能会提供关键的限制，以估计宇宙中孤立的致密星的数量。这些发现本身将是令人兴奋的发现，并将与双星合并的观测相辅相成，使我们更接近解决一个基本问题，即在可观测的宇宙中有多少黑洞。
2021-10-28 astro-ph.HE gr-qc
A Polarization-Decomposed Method for Simulating Inhomogeneous Birefringence in Laser-Interferometric Gravitational-Wave Detectors
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）；University of Tokyo（东京大学）；Cardiff University（卡迪夫大学）；University of Adelaide（阿德莱德大学）；The University of Tokyo（东京大学）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；Università di Trento（特伦托大学）；Japan Aerospace Exploration Agency（日本宇宙航空研究开发机构）
提出一种偏振分解方法，通过等效三马赫-曾德尔结构模拟非均匀双折射，无需修改现有仿真框架，并利用KAGRA蓝宝石测试质量验证了其有效性。
2026-06-08 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
SyZyGy: A Straight Interferometric Spacecraft System for Gravity Wave Observations
我们应用TDI，展开一般的三角形配置，三个航天器的线性阵列的特殊情况。我们表明，这样的阵列（“SyZyGy”），与相同尺度的等边三角形GW检测器相比，在低频（f<<c/（阵列尺寸））的灵敏度降低（但非零），但对GW的峰值和高频灵敏度相似。灵敏度曲线呈现为SyZyGys具有各种臂长。从线性配置中可以得到许多技术简化。这些仅包括一个刻面（例如，每个航天器的质量标准为1000立方厘米，航天器内的激光计量只需要在中央航天器，放置在一个适当的轨道上可以减少多普勒漂移，这样就不需要激光束调制来进行超稳定振荡器噪声校准，并且很少或根本不需要依赖于时间的望远镜铰接来保持指向。由于SyZyGy的灵敏度在低频下比等边三角形阵列的灵敏度下降得更快，因此它可能对地面干涉仪（10-2000 Hz）和LISA（0.1 mHz-0.1 Hz）之间波段的GW观测更有用。对于与LISA相同的仪器假设，具有~1光秒尺度的SyZyGy可以在中频GW波段进行观测，在一年的积分中对正弦波具有5 sigma灵敏度~2.5 x 10^-23。
2003-07-25 gr-qc
Detection of gravitational waves from inspiraling compact binaries using a network of interferometric detectors
我们制定的数据分析问题的检测牛顿波形从一个鼓舞人心的紧凑的二进制网络的任意取向和任意分布的激光干涉引力波探测器。首次得到了由匹配网络滤波器构造的网络相关向量的最优统计量与其大小之间的关系。这推广了早期工作（gr-qc/9906064）中报告的计算，其中探测器被认为是重合的。
2000-02-02 astro-ph gr-qc
Arm-Locking Frequency Noise Suppression for Astronomical Middle-Frequency Interferometric Gravitational Wave Observatory
本文研究将臂锁定技术应用于 AMIGO 引力波观测台，可将激光频率噪声抑制三个数量级，使辅助噪声分配更宽松，并在不到一天内将多普勒频率牵引降至 ±0.001 Hz 以内。
2024-09-30 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Demonstration of detuned dual recycling at the Garching 30m laser interferometer
双循环是一种在有限带宽内提高激光干涉型引力波探测器信噪比的先进光学技术。为了优化该频带的中心相对于预期的引力波信号的傅立叶频率，必须实现失谐的双循环。我们演示了失谐双循环上完全悬浮的30米原型干涉仪。将概述允许将检测器调谐到不同频率的控制方案。实验结果与数值模拟结果吻合较好。
2000-10-19 gr-qc
Demonstration of tilt sensing using a homodyne quadrature interferometric translational sensor
提出并实验验证 QUIMETT 激光干涉传感器，可单装置同时测量反射体平移与倾斜，且倾斜灵敏度不受干涉条件影响。
2025-05-15 gr-qc physics.ins-det physics.optics
Model of Thermal Wavefront Distortion in Interferometric Gravitational-Wave Detectors I: Thermal Focusing
我们开发了一个稳态的分析和数值模型的光学响应的功率回收法布里-珀罗迈克尔逊激光引力波探测器在光学基板的热聚焦。我们假设，热失真是足够小，我们可以表示的未受干扰的内腔场在任何地方的检测器作为一个线性组合的基函数的本征模的法布里-珀罗臂腔之一，我们非常小心，以保持数值上的接近理想的纵向相位谐振条件，否则将提供一个外部伺服锁定控制系统。我们已经包括了非线性热聚焦的影响，由于在基板和涂层的反射镜和分束器，一个有限的不匹配的影响之间的曲率的激光波前和反射镜表面，和衍射的反射镜孔径在每个实例的反射和透射。我们演示了一个详细的数值例子，这个模型使用MATLAB程序旋律的初始LIGO探测器在厄米-高斯基础上，并比较计算结果的腔内场在两个特殊情况下与快速傅立叶变换场传播模型。额外的系统扰动（例如，反射镜倾斜、热弹性表面变形和其它光学缺陷）可以通过将适当的算子结合到描述反射镜和分束器的反射和透射的传递矩阵中而容易地包括在内。
2002-05-29 gr-qc
Seismic Background Limitation of Lunar Gravitational-wave Detectors
最近提出了月球引力波（GW）探测器的新概念。这些包括激光干涉检测器，建议作为自由范围或光纤干涉仪，和惯性加速度传感器。其中一些利用了月球对引力波的响应，另一些则遵循了当前激光干涉引力波探测器的设计，这些探测器使用悬挂式光学系统直接测量引力应变。所有这些想法都是因为与地球相比，月球提供了一个非常安静的地球物理环境，但与此同时，人们必须认识到，即使是安静的月球环境也会限制月球GW探测器的灵敏度。在这篇文章中，我们比较了拟议的任务概念，他们的响应GW和评估他们是如何受到月球地震背景。我们讨论可用的缓解策略。从这些分析中，我们推断出每个探测器概念的主要观测波段。
2022-05-15 gr-qc
Residual Amplitude Modulation in Interferometric Gravitational Wave Detectors
本文分析残余幅度调制对引力波探测激光干涉仪腔长信号、传感矩阵及噪声扣除的影响，并通过仿真给出Advanced LIGO的RAM要求，证明其不会限制灵敏度。
2013-09-18 astro-ph.IM gr-qc
QND and higher order effects for a nonlinear meter in an interferometric gravitational wave antenna
Braginsky和Khalili最近提出了一种新的激光干涉引力波探测器的光学拓扑和信号读出策略。他们的方法是基于使用微波振荡器内部的非线性介质来检测引力波引起的干涉仪驻波的空间位移。本文提出了一种量子非破坏（QND）计划，可以现实地用于这样的读出设备，并讨论了“基本”的灵敏度限制所施加的高阶光学效应。
1997-03-01 gr-qc quant-ph
A common misconception about LIGO detectors of gravitational waves
关于激光干涉仪探测引力波的一个常见误解是，由于激光的波长和干涉仪臂的长度都被引力波拉伸，因此没有效果应该是可见的，这与膨胀宇宙中的宇宙学红移有关。这个问题是澄清的帮助下，直接计算。
2007-02-14 gr-qc
Time-Delay Interferometry with optical frequency comb
在天基引力波干涉仪中，外差激光相位测量由于星载时钟的相位波动而退化，导致干涉数据的灵敏度性能水平不可接受。为了校准时钟相位噪声，先前已经建议必须通过调制激光束来进行额外的航天器间相位测量。然而，这种技术大大增加了系统的复杂性和子系统故障的可能性。随着自参考光学频率梳的出现，有可能产生相干参考机载激光器的外差微波信号。在这种情况下，我们表明，微波噪声可以直接取消应用修改后的第二代时间延迟干涉组合的外差相位测量。这种方法避免了调制激光束的使用以及额外的超稳定振荡器时钟的需要。
2015-02-23 gr-qc physics.optics
Revealing the formation of stellar-mass black hole binaries: The need for deci-Hertz gravitational wave observatories
致密恒星质量双星的形成是天体物理学中一个困难但有趣的问题。有两个主要的形成渠道：在现场通过双星演化，或在致密的恒星系统通过动力学相互作用。激光干涉引力波天文台（LIGO）已经通过引力辐射探测到了黑洞双星（BHB）。这些检测为我们提供了有关系统物理参数的信息。有人声称，当激光干涉仪空间天线（LISA）运行时，与LIGO联合观察这些双星将使我们能够推导出导致它们形成的通道。然而，我们表明，在致密的恒星系统中的BHB动力学相互作用可能会导致高偏心率，使一小部分的相对论合并是听不见的LISA。LISA未检测到进入LIGO波段的BHB偏心率的下限约为$0.005$。另一方面，像DECIGO或天琴这样的分赫兹天文台将大大提高联合探测的机会，并揭示这些双星的形成通道。
2017-03-10 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Ring Laser Gyroscope Tests of Lorentz Symmetry
干涉陀螺仪系统正在开发中，其目标是测量包括标架拖曳效应在内的广义相对论效应。这样的设备也能够执行对洛伦兹破坏的搜索。我们总结的努力，涉及陀螺仪测量洛仑兹违反标准模型扩展的重力部门的系数。
2019-07-16 gr-qc hep-ph
Matter-wave laser Interferometric Gravitation Antenna (MIGA): New perspectives for fundamental physics and geosciences
多边投资担保机构项目的目的是演示在大型仪器中用冷原子传感器精确测量重力，并研究在地球科学和基础物理学中的相关应用。该项目的第一阶段（2013 - 2018年）将包括建造一个300米长的光学腔来询问原子干涉仪，并将位于法国Rustrel的低噪声地下实验室LSBB。该项目的第二阶段（2018 - 2023年）将致力于科学运行和数据分析，以探索LSBB区域局部重力场的时空结构，这是一个具有高度水文意义的地点。多边投资担保机构还将评估原子干涉测量法今后在$\sim 0.1-10$ Hz频带内探测引力波的潜在应用，该频带今后的长基线光学干涉仪很难覆盖。本文介绍了该项目的主要目标、仪器的建设情况和MIGA在地球科学中应用的动机。还报告了SYRTE在MIGA范围内开发的新原子干涉测量技术的重要成果，这些成果为精确的重力测量铺平了道路。
2015-10-27 gr-qc physics.atom-ph physics.geo-ph
Brownian force noise from molecular collisions and the sensitivity of advanced gravitational wave observatories
我们提出了一个分析布朗力噪声作为一个基本的灵敏度限制在小力实验中的参考测试质量的残余气体阻尼。当测试质量到周围实验装置的距离小于测试质量本身的尺寸时，所产生的加速度噪声显著增加。对于高级LIGO干涉引力波观测台，其中相关的测试质量是悬挂的340 mm直径的圆柱形端镜，通过在5 mm的标称间隔处存在类似形状的反应质量，力噪声功率增加了大约40倍。对于残余H $_2$气体的$2 \times 10^{-6}$ Pa，力噪声为20 fN \rthz，在10和30 Hz之间，量子光学波动作为主要的噪声源。在这里，我们提出了一个数值和分析分析的气体阻尼力噪声先进LIGO，从最近的几次测量实验证据的支持。最后，我们讨论了残余气体阻尼对引力波灵敏度的影响以及可能的缓解策略。
2011-09-30 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
