arXiv 1205.56432012-05-25gr-qcastro-ph.IM

用于高级LIGO后视镜悬架的传感器和执行器

Sensors and Actuators for the Advanced LIGO Mirror Suspensions

L. Carbone, S. M. Aston, R. M. Cutler, A. Freise, J. Greenhalgh, J. Heefner, D. Hoyland, N. A. Lockerbie, D. Lodhia, N. A. Robertson, C. C. Speake, K. A. Strain, A. Vecchio

备注：: 14 pages, 12 figures
发表信息：: Class. Quantum Grav. 29 (2012) 115005
DOI：: 10.1088/0264-9381/29/11/115005

阅读 PDF ↗

arXiv 页面 ↗HTML 原文 ↗

摘要英文摘要相关论文

摘要：

我们已经开发、生产和表征了集成传感器、致动器以及相关的读出和驱动电子设备，这些设备将用于控制先进的LIGO悬浮系统。整个系统由BOSEM（集成电磁致动器的位移传感器），卫星盒（BOSEM读出和接口电子设备）和六种不同类型的线圈驱动器单元组成。在本文中，我们提出了这个读出和控制系统的设计，我们讨论了相关的性能有关的先进LIGO悬浮液，我们报告的实验活动完成在生产的仪器先进LIGO探测器。

英文摘要：

We have developed, produced and characterised integrated sensors, actuators and the related read-out and drive electronics that will be used for the control of the Advanced LIGO suspensions. The overall system consists of the BOSEMs (displacement sensor with integrated electro-magnetic actuator), the satellite boxes (BOSEM readout and interface electronics) and six different types of coil-driver units. In this paper we present the design of this read-out and control system, we discuss the related performance relevant for the Advanced LIGO suspensions, and we report on the experimental activity finalised at the production of the instruments for the Advanced LIGO detectors.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。

阅读原文

阅读 PDF ↗

arXiv 页面 ↗HTML 原文 ↗

本文内容

摘要英文摘要相关论文

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。

继续探索

相关论文

LIGO引力波探测器中的悬浮热噪声

Suspensions Thermal Noise in the LIGO Gravitational Wave Detector

我们提出了一个计算的最大灵敏度的LIGO引力波探测器的建设，由于限制其悬浮液的热噪声。我们提出了一种方法来计算热噪声，允许在所有的6个自由度的悬架热噪声的预测，从能量耗散由于弹性的悬挂线。我们展示了这种方法是如何包含和解释以前的方法来近似引力波探测器的热噪声限制。我们展示了如何将这种方法扩展到更复杂的悬浮液中，用于未来的LIGO探测器。

2000-06-30gr-qc

通过laser频率调制校准LIGO位移执行器

Calibration of the LIGO displacement actuators via laser frequency modulation

我们提出了一种频率调制技术校准的位移致动器的LIGO 4公里长的干涉引力波探测器。通过将干涉仪锁定在单臂配置中，我们调制激光的频率，从而产生有效长度变化，我们通过测量频率调制的幅度来校准该有效长度变化。通过同时驱动控制臂腔长度的音圈致动器，我们校准了音圈致动系数，估计1-sigma不确定性小于1%。该技术使得能够使用与其他校准方法中所采用的位移基准完全不同的位移基准进行无力单步致动器校准。

2010-07-23gr-qc

类LIGO悬挂系统中基于有限元建模的共振频率识别

Identification of Resonant Frequencies in LIGO-like Suspension with Finite-Element Modeling

本文利用有限元模型识别aLIGO四级摆悬挂系统中未知共振谱线的来源，发现两条共振线有共同源，为未来探测器设计提供改进建议。

2024-02-07astro-ph.IMgr-qcphysics.ins-det

如何在不提高摆振和小提琴模态Q值的情况下降低LIGO的悬架热噪声

How to reduce the suspension thermal noise in LIGO without improving the Q's of the pendulum and violin modes

干涉型引力波探测器中的悬浮噪声是由悬浮光纤顶部和底部的损耗引起的。我们使用的波动耗散定理认为，通过仔细定位的激光束点的镜面上，它是可能的，以减少几个数量级的底部附着点的悬浮噪声的贡献。例如，对于初始和增强的LIGO设计参数（即反射镜质量和尺寸，以及悬浮纤维的长度和直径），我们预测在整个严重热噪声带$35-100\hbox{Hz}$的“底部”光谱密度中$\sim 100$的减少。然后，我们提出了一个读出方案，抑制悬浮噪声的贡献的顶部附着点。这个想法是监测长度为$ l$的光纤的平均水平位移;这允许记录顶部附着点对悬挂噪声的贡献，然后从干涉仪读数中减去它。对于增强的LIGO，这将允许悬浮热噪声的谱密度的抑制因子约为100。

1998-11-04gr-qc

利用光子辐射压力精确校准LIGO试验质量致动器

Precise calibration of LIGO test mass actuators using photon radiation pressure

大尺度干涉型引力波探测器的精确定标是源定位和波形重建的关键。使用功率调制辅助激光器的辐射压力来诱导~10 kg臂腔镜之一的校准位移的技术，所谓的光子校准器，以前已经被证明，最近已经在LIGO探测器上实现。在这篇文章中，我们讨论了LIGO光子校准器的固有精度和准确度，以及已经开发的几项改进，以将估计的音圈致动器校准不确定性降低到2%以下（1-sigma）。这些改进包括考虑由干涉仪和光子校准器光束中心偏移引起的旋转引起的表观长度变化，使用安装在积分球上并由NIST校准的温控InGaAs光电探测器进行绝对激光功率测量，最小化由镜面的局部弹性形变引起的误差，具有关于光学器件的中心对称地移位的光子校准器光束的光束配置，以及同时用音圈致动器和光子校准器致动测试质量，以最小化由变化的干涉仪引起的波动反应光子校准器能够在最灵敏的干涉仪配置中工作，并有望成为未来引力波搜索的主要校准方法。

2009-10-29gr-qc

用于CHRONOS引力波探测器的光子压力致动器悬架控制中的降噪

Noise reduction in suspension control with photon-pressure actuator for CHRONOS gravitational wave detector

National Central University（国立中央大学）；High Energy Accelerator Research Organization (KEK)（高能加速器研究机构）；University of the Philippines Diliman（菲律宾大学迪利曼分校）；Academia Sinica（中央研究院）

研究旨在提高引力波探测器亚赫兹灵敏度，提出用光子压力致动器隔离噪声，设计其光学布局并用于CHRONOS实验，估算出相关参数，其驱动噪声低于目标灵敏度，用作校准器时系统误差为1.14%。

2026-07-23astro-ph.IMgr-qcphysics.ins-det

更多相关论文收起更多论文

消除LIGO噪声中的热小提琴尖峰

Eliminating Thermal Violin Spikes from LIGO Noise

我们已经开发出一种方案，用于减少LIGO悬浮热噪声接近小提琴模式共振。其想法是直接监测每个悬挂纤维的一小部分（“点"）的热致运动，从而记录驱动测试质量运动接近每个小提琴模式频率的随机力。然后可以通过从测试块的测量运动中最佳地减去记录的纤维运动来抑制热噪声，即，从LIGO输出。所提出的方法是一个类似的，但更技术上困难的计划，由Braginsky，莱文和Vyatchanin减少宽带悬挂热噪声的修改。我们的方法的效率是有限的传感器用于监测纤维运动的灵敏度。如果传感器没有固有噪声（即具有无限的灵敏度），那么我们的方法原则上允许从热噪声频谱中完全去除小提琴尖峰。我们发现，在LIGO-II干涉仪，为了抑制小提琴尖峰低于散粒噪声水平，传感器的固有噪声必须小于2*10^{-13}cm/sqrt（Hz）。这种灵敏度比目前可用的传感器高两个数量级。

2001-01-30cond-mat.stat-mechgr-qc

LIGO干涉仪中测试质量位移的精确校准

Accurate calibration of test mass displacement in the LIGO interferometers

我们描述了三种根本不同的方法，我们已经申请到校准的测试质量位移致动器，寻找系统误差校准的LIGO引力波探测器。测试的致动频率范围为90 Hz至1 kHz，致动振幅范围为1 e-6 m至1 e-18 m。对于所测量的四个试验质量致动器中的每一个，每种技术在所有频率上的加权平均系数与所有三种技术的平均致动系数的偏差小于4%。该结果表明，LIGO探测器对差分长度变化的响应的校准中的系统误差在规定的不确定度范围内。

2009-11-04gr-qc

下一代波前作动器的演示用于引力波探测

Demonstration of a next-generation wavefront actuator for gravitational-wave detection

University of California, Riverside（加州大学河滨分校）；LIGO Laboratory, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院LIGO实验室）；California Institute of Technology（加州理工学院）

本文介绍了一种新型波前控制技术，用于提升引力波探测器的灵敏度，并为未来的宇宙探索者观测站提供关键技术支持。

2025-09-10astro-ph.IMgr-qc

先进干涉仪中的摆模热噪声：存在表面损耗时熔融石英光纤和带的比较

Pendulum Mode Thermal Noise in Advanced Interferometers: A comparison of Fused Silica Fibers and Ribbons in the Presence of Surface Loss

在引力波干涉仪中使用熔融石英带作为悬浮液可以显著改善摆模热噪声。表面损失为可实现的噪声水平设置了下限，该下限取决于耗散深度和其他物理参数。对于LIGO II，原始熔融石英丝的高断裂强度，带纵横比的正确选择（以最小化热弹性阻尼），以及低耗散深度与其他可实现的参数相结合，可以将带悬浮中的钟摆模式热噪声降低到远低于辐射压力噪声。尽管产生更高水平的摆模热噪声，圆柱形光纤悬浮提供了一个可接受的替代LIGO II，应不可预见的问题与带状悬浮出现。

2000-04-04gr-qc

高级LIGO

Advanced LIGO

先进的LIGO引力波探测器是为位于华盛顿州汉福德和洛杉矶利文斯顿的两个LIGO天文台设计和建造的第二代仪器。这两台仪器在设计上完全相同，是一台臂长4公里的迈克耳孙干涉仪的专门版本。与最初的LIGO一样，臂中使用法布里-珀罗腔以增加与引力波的相互作用时间，并使用功率回收来增加有效激光功率。Advanced LIGO中增加了信号回收，以提高频率响应。在100 Hz附近的最敏感频率区域，设计应变灵敏度是初始LIGO的10倍。此外，灵敏度带的低频端从40 Hz向下移动到10 Hz。所有的干涉仪组件都被改进的技术所取代，以实现这种灵敏度增益。更好的地震隔离和测试质量悬挂是低频增益的原因。较高的激光功率、较大的测试质量和改进的反射镜涂层导致中高频灵敏度的提高。计划于2015年年中开始使用这些新仪器收集数据。

2014-11-17astro-ph.IMgr-qcphysics.ins-det

验证引力波探测：高级LIGO硬件注入系统

Validating gravitational-wave detections: The Advanced LIGO hardware injection system

硬件注入是添加到激光干涉引力波天文台（LIGO）的模拟引力波信号。探测器的测试质量由致动器物理移位，以模拟引力波的影响。模拟信号启动控制系统响应，其模仿真实的引力波的响应。这为LIGO观测引力波的能力提供了一个端到端的测试。用于检测和表征信号的引力波分析与硬件注入一起进行。通过寻找注入和恢复信号之间的差异，我们能够表征分析的性能和仪器子系统与检测器输出通道的耦合。本文介绍了硬件注入系统和注入信号的恢复表示二进制黑洞合并，随机引力波背景，旋转中子星，正弦高斯。

2016-12-23astro-ph.IMgr-qc

先进的LIGO中试验质量的自适应热补偿

Adaptive thermal compensation of test masses in advanced LIGO

随着第一代激光干涉引力波探测器即将投入使用，在利用现有基础设施的同时，已经开始研究和开发提高仪器灵敏度的问题。在激光干涉仪引力波观测站（LIGO）中，计划在2007年左右进行重大改进，通过改进悬架和试验质量基底、主动地震隔离和更高的输入激光功率来提高应变灵敏度。然而，即使使用当今可用的最高质量的光学器件，透射光学器件内的激光功率的有限吸收，再加上在干涉仪的各个部分中循环的大量光功率，也会导致严重的波前变形，这将削弱仪器的性能。讨论了一种通过直接热激励干涉仪光学元件实现主动波前校正的方法。悬挂在受影响光学器件表面的简单镍铬合金加热元件将通过辐射加热消除原始热变形的总轴对称部分。扫描加热激光器，然后将被用来消除任何剩余的非轴对称波前畸变，所产生的不均匀性在基板的吸收，热导率等的原理验证实验已在麻省理工学院，其中所选的数据。

2001-10-01astro-phgr-qc

Advanced LIGO 探测器在第四次观测运行中的性能

Advanced LIGO detector performance in the fourth observing run

本文介绍了 Advanced LIGO 探测器在第四次观测运行中的性能提升，通过 A+ 升级计划（包括激光系统、核心光学器件改进及引入 300 m 滤波腔）实现了宽带量子噪声降低与前所未有的灵敏度，并详细分析了仪器升级、噪声源及调试挑战。

2024-11-21astro-ph.IMgr-qcphysics.ins-det

为发现双星黑洞合并GW150914而对高级LIGO探测器的校准

Calibration of the Advanced LIGO detectors for the discovery of the binary black-hole merger GW150914

在先进的LIGO，检测和天体物理源参数估计的二进制黑洞合并GW 150914需要一个校准的估计的引力波应变检测器。从每个探测器的差分臂长控制回路读出信号产生估计需要应用时域滤波器，该时域滤波器是从探测器的引力波响应的频域模型设计的。引力波响应模型由探测器的光机响应及其反馈控制系统的特性决定。用于验证模型和表征其不确定性的测量值主要来自专用光子辐射压力致动器，并由光学和射频参考提供交叉检查。我们描述了如何将引力波读出信号校准为等效引力波引起的应变，以及如何评估统计不确定性和系统误差。从2015年9月12日到10月20日的38个日历日收集的探测器数据包含事件GW 150914和用于估计事件虚警概率的约16个重合数据。在20 Hz至1 kHz的相关频带内，校准不确定度在幅度上小于10%，在相位上小于10度。

2017-02-28astro-ph.IMgr-qcphysics.ins-det