advligorts: The Advanced LIGO Real-Time Digital Control and Data Acquisition System
先进的LIGO探测器是复杂的光机械设备。其操作的核心是反馈控制。Advanced LIGO项目开发了一个定制的数字控制和数据采集系统，以满足这种新型天文探测器的独特需求。advligorts是该系统的软件组件。这种高度模块化和可扩展的系统使LIGO仪器具有前所未有的性能，并且是直接探测引力波的重要组成部分。
2020-05-04 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
The Advanced LIGO Input Optics
先进的LIGO引力波探测器已经接近其设计灵敏度，应该会在2015年秋季开始获取有意义的天体物理数据。这些共振光学干涉仪将对通过的引力波引起的应变具有前所未有的灵敏度。输入光学器件在允许这些设备达到这样的灵敏度方面起着重要作用。位于预稳定激光器和主干涉仪之间的输入光学器件的任务是准备用于亚attometer级干涉测量的激光束，同时在100 mW至150 W的连续波输入功率水平下工作。这些极端的操作条件要求每个主要部件都是定制设计的。这些设计在很大程度上借鉴了初始LIGO和增强LIGO运行期间获得的经验和理解。在这篇文章中，我们报告了输入光学元件的设计如何满足其严格的要求，并提供了测量结果，以显示它们在多大程度上达到了设计要求。
2016-01-20 astro-ph.IM physics.ins-det
Thermal modelling of Advanced LIGO test masses
高反射率熔融石英镜是目前先进的引力波探测器的中心。在这些探测器中，反射镜与高功率激光束相互作用。由于高反射率涂层中的有限吸收，反射镜遭受影响探测器性能的各种热效应。我们提出了一个先进的LIGO反射镜模型，它引入了一个经验项来解释反射镜与周围环境之间的辐射热传递。机械模式频率用作反射镜整体温度的探针。在光学腔中功率建立后的热瞬态被用来改进和测试模型。该模型提供了1.5至2.0 ppm的涂层吸收估计，并估计0.3至1.3 ppm的循环光散射到环形加热器上。
2017-04-26 astro-ph.IM physics.ins-det
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。
2014-11-17 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
Overview of Advanced LIGO Adaptive Optics
这是高级LIGO（aLIGO）中使用的自适应光学的概述，称为热补偿系统（TCS）。热补偿系统的设计是为了最大限度地减少干涉仪光学模式中的热致空间失真，并为aLIGO核心光学系统中的静态曲率误差提供一些校正。TCS由环形加热器致动器、空间可调CO $_{2}$激光投影仪和哈特曼波前传感器组成。该系统满足Advanced LIGO的标称失真校正要求，最大残余误差为5.4nm，在激光束上加权，最高可达125W的激光输入功率。
2016-08-08 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
Seismic isolation of Advanced LIGO: Review of strategy, instrumentation and performance
将地面干涉引力波观测站与环境干扰隔离是先进探测器时代的巨大挑战之一。为了直接观测引力波，探测器组件和测试质量必须与地面运动高度惯性解耦，不仅要感测由引力波引起的时空的微弱应变，而且要保持非常灵敏的4 km干涉仪的共振。本文介绍了先进的LIGO干涉仪的地震隔离仪器和策略。它回顾了十多年来在引力波探测方面对主动隔离的研究，并介绍了先进LIGO天文台最近取得的性能。最后，讨论了主动隔震技术未来发展的前景以及对天体物理引力波研究的预期益处。除了引力波研究之外，本文的目标是为敏感的地基物理实验提供详细的隔离策略指南，这些实验可能受益于类似水平的惯性隔离。
2016-01-19 astro-ph.IM physics.ins-det
Review of the Advanced LIGO gravitational wave observatories leading to observing run four
来自双黑洞和中子星合并的引力波正被定期探测到。截至2021年，LIGO和Virgo探测器已经进行了90次有把握的引力波探测。目前正在进行工作，以进一步提高第四次观测运行的探测器的灵敏度，包括安装一些A+升级，旨在降低限制引力波灵敏度的基本噪声。在这篇综述中，我们将概述LIGO探测器的工作原理，包括它们的光学配置和锁定获取过程，讨论探测器的基本和技术噪声限制，并与当前测量的灵敏度进行比较，并回顾目前正在安装在探测器中的A+升级。
2022-02-02 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
Characterization of transient noise in Advanced LIGO relevant to gravitational wave signal GW150914
2015年9月14日，Advanced LIGO探测器观测到一个来自合并中的黑洞双星系统的引力波信号。本文介绍了瞬态噪声背景用于确定事件（指定为GW 150914）的意义，并提出了潜在的相关或不相关的瞬态噪声源的探测器周围的事件的时间的调查结果。探测器在GW 150914时正常运行。我们已经排除了环境影响和非高斯仪器噪声在任何LIGO探测器作为观测到的引力波信号的原因。
2016-06-04 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Advanced LIGO Two-Stage Twelve-Axis Vibration Isolation and Positioning Platform. Part 2: Experimental Investigation and Tests Results
本文介绍了七年来在高级LIGO重力波观测站的两级十二轴隔振平台上进行的实验研究和测试结果。这套重达5吨、宽2.5米的系统可支撑超过1000公斤的非常敏感的设备。它提供了定位能力和地震隔离在所有方向的平移和旋转。为了满足Advanced LIGO非常严格的要求，系统必须在非常大的带宽上提供超过三个数量级的隔离。它必须使运动在1 Hz时低于10^（-11）m/（Hz）^0.5，在10 Hz时低于10^（-12）m/（Hz）^0.5。该系统的原型已于2006年建成。在随后的两年中，对它进行了广泛的测试和分析。本文展示了如何与原型获得的实验结果被用来工程的最终设计。它强调了实施的工程解决方案如何不仅提高了隔离性能，而且大大简化了组装、测试和调试过程。在过去的两年中，两个LIGO天文台分别建造、测试、安装和调试了五个单元。另外五个单元正在为即将到来的第三个天文台建造。测试结果表明，该系统满足运动要求，在控制带宽内达到传感器噪声要求。
2014-07-23 astro-ph.IM physics.ins-det
Improving the Sensitivity of Advanced LIGO Using Noise Subtraction
本文提出了一种自适应的，并行化的方法，从先进的LIGO数据减去线性耦合噪声。我们解释了开发的功能，以确保该过程足够强大，以处理先进的LIGO数据中存在的变化。在这项工作中，我们的目标减去由于光束抖动，检测器校准线，和电源线的噪声。我们证明了在整个第二次观察运行的噪声减法，导致灵敏度的增加与以前的有针对性的努力报告。在第二次观测过程中，我们看到Advanced LIGO对来自广泛的紧凑双星系统的引力波的灵敏度增加了30%。我们希望使用这种方法可以在Advanced LIGO数据中检测到更高速率的引力波信号。
2019-06-26 astro-ph.IM gr-qc
Frequency-Dependent Squeezing for Advanced LIGO
2015年激光干涉引力波天文台（LIGO）首次探测到引力波，开启了引力波天文学时代。对来自更微弱或更远物体的引力波信号的探索推动了技术进步，以实现更灵敏的探测器。自2019年以来，一种先进的技术，即光的压缩态注入，被用于提高高级LIGO探测器灵敏度的散粒噪声极限，频率高于$\sim 50$ Hz。低于该频率，以辐射压力引起的反射镜运动的形式的量子反作用降低了灵敏度。为了同时减少高频处的散粒噪声和低频处的量子辐射压力噪声，需要具有低光学损耗的量子噪声滤波器腔体来旋转作为频率的函数的压缩正交。本文报道了在一个16米长的滤波腔中，观测到了旋转频率为30 Hz的依赖于频率的压缩正交旋转。为这种频率依赖的压缩真空源开发了一种新的控制方案，这里给出的结果表明，低损耗滤波器腔可以实现下一个计划升级到Advanced LIGO（称为“A+”）所需的压缩正交旋转。"
2020-03-26 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
Audio-band Coating Thermal Noise Measurement for Advanced LIGO with a Multi-mode Optical Resonator
在现代高精度光学仪器中，例如在引力波探测器或频率基准中，反射涂层中的热致波动可以是限制噪声源。这种噪声称为涂层热噪声，可以通过选择具有低机械损耗的材料来降低。为了进一步降低涂层热噪声，从而提高下一代仪器的灵敏度，有必要对新材料进行研究。提出了一种利用多个厄米-高斯模共谐振的高精细度折叠腔直接测量涂层热噪声的新方法。该方法用于探测频率范围为30-400 Hz的10^-17 m \rtHz量级的表面波动。我们应用这种技术来测量先进LIGO中使用的涂层的热噪声和损耗角。
2016-09-19 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
Sensors and Actuators for the Advanced LIGO Mirror Suspensions
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。
2012-05-25 astro-ph.IM gr-qc
Improving the Data Quality of Advanced LIGO Based on Early Engineering Run Results
高级激光干涉仪引力波天文台探测器已完成初始升级阶段，将于2015年底进入第一次观测运行，预计探测器灵敏度将在未来运行中提高。通过现场专员和LIGO科学合作组织的探测器表征小组的共同努力，两个LIGO观测站的干涉仪性能在数据质量方面从调试工作开始到现在都有了很大的改善。先进的LIGO在灵敏度上已经超过了增强型LIGO，并且会对天体物理搜索产生负面影响的噪声瞬变率也有所改善。在这里，我们详细介绍了在第一次观测运行之前为提高LIGO数据质量而进行的一些工作。
2016-01-28 astro-ph.IM gr-qc
An analysis and visualization of the output mode-matching requirements for squeezing in Advanced LIGO and future gravitational wave detectors
通过注入频率相关的压缩真空，可以提高地面引力波探测器的灵敏度。可实现的改进最终受到承载GW信号的干涉仪电磁场的损耗的限制。GW信号链中的光损耗的分析和减少对于最佳压缩光增强干涉测量将是至关重要的。在这项工作中，我们分析了一种策略，用于减少输出侧的损失，由于空间模式之间的不匹配的光学腔与使用自适应光学。我们的目标不是自上而下设计探测器，而是在当前设计中最大限度地减少损失。因此，我们认为已经存在光学器件上的致动，并且在信号再循环反射镜和输出模式清洁器之间添加一个透射光学器件。我们的计算结果表明，自适应模式匹配与当前先进的LIGO设计是一个合适的策略，提供小于2%的平均输出模式匹配损耗的损失减少。SR 3上所需的驱动范围为+47 uD，OM 1和OM 2上为+140 mD，SRM基板上为+50 mD，添加的新透射光学器件上为-50 mD。这些要求在与建议实施方案相似或相同配置的实际致动器的证明范围内。我们还提出了一种新的技术，以图形方式说明了匹配的干涉仪模式，并允许定量比较不同组合的致动器。
2020-05-04 astro-ph.IM physics.ins-det
Calibration Uncertainty for Advanced LIGO's First and Second Observing Runs
高级LIGO探测器的校准是对探测器对引力波的响应进行量化。入射到检测器上的引力波引起干涉仪激光中的相移，该相移在检测器输出处被读出为强度波动。了解这种探测器对引力波的响应对于产生准确和精确的引力波应变数据至关重要。对双黑洞和中子星参数的估计以及对广义相对论的检验都需要经过良好校准的数据，因为校准不当会导致有偏差的结果。我们描述了在第一次和第二次观测运行中为LIGO探测器产生校准不确定性估计的方法。
2017-10-10 astro-ph.IM
Classification methods for noise transients in advanced gravitational-wave detectors II: performance tests on Advanced LIGO data
先进的LIGO和Virgo引力波探测器采集的数据包含短时间的噪声瞬变，这限制了天体物理探测的重要性，并降低了仪器的占空比。随着先进探测器的灵敏度不断提高，可以对天体物理学引力波源进行多次探测，因此，在探测器中出现非天体物理学瞬态噪声后，迅速准确地对其进行表征至关重要。在此之前，我们提出了三种瞬态噪声源的分类方法。它们是暂态主成分分析（PCAT），主成分LAL推理突发（PC-LIB）和小波检测滤波器与机器学习（WDF-ML）。在这项研究中，我们进行了第一次性能测试，这些算法的引力波数据从先进的LIGO探测器。我们使用2015年6月3日至2015年6月14日期间在第7次工程运行（ER 7）期间采集的数据，并概述了为提高性能和降低算法在真实数据上的延迟所做的改进。这项工作提供了一个重要的测试，了解这些方法的性能，真正的，非平稳的数据，准备第二次先进的引力波探测器观测运行，计划在今年晚些时候。我们表明，所有的方法都可以在非平稳数据中进行瞬态分类，具有很高的准确性，并显示使用多个分类器的好处。
2016-11-22 astro-ph.IM
First all-sky search for continuous gravitational-wave signals from unknown neutron stars in binary systems using Advanced LIGO data
旋转的中子星可以发出连续的引力波，目前还没有探测到。本文研究了轨道周期为15 ~ 45天的未知中子星双星系统中的连续引力波。这是先进的LIGO数据和最近开发的BinarySkyHough管道首次用于这种搜索。没有探测到的报告，并计算上限的引力波振幅，这改善了以前的结果的17倍。
2020-01-23 astro-ph.IM gr-qc
Advanced LIGO, LISA, and Cosmic Explorer as dark matter transducers
我们提出了一种方法来寻找标量场超轻暗物质直接与引力波干涉仪通过调制的精细结构常数和电子质量。这种调制在固体材料中以由暗物质粒子的质量确定的频率诱导有效应变。我们研究的前景，寻找这样的效果在LIGO探测器通过使用固体腔，这是名义上用于预稳定的激光频率，我们项目的上限。我们将它们与GEO 600之前的限制，LIGO分束器中类似应变的可能限制以及即将到来的实验（如LISA，Cosmic Explorer和升级的固体腔）的潜在限制联系起来。我们发现，与先进的LIGO的灵敏度，竞争力的上限DM耦合可以放置在$\left\vert d_{m_e}+d_e\right\vert \sim 0.2$的水平$m_\text{DM} \sim 10^{-13}\,\mathrm{eV}/\mathrm{c}^2$与两个搜索的组合使用固体腔和LIGO中的分束器;未来的实验可以减少这个上限到$\sim10^{-3}$。
2022-10-31 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Status of the Advanced Virgo gravitational-wave detector
2015年9月，在爱因斯坦预言它们存在的一个世纪后，LIGO进行了第一次引力波（GW）直接探测。2017年8月17日，两个先进的LIGO和先进的处女座干涉仪探测到两颗合并的中子星产生的GW。由于第三个探测器的存在，随后在天空中定位了源，导致了大约70台电磁和中微子望远镜对电磁对应物的探测和对事件的跟踪。在前两次数据采集运行（O 1和O2）之后，LIGO-Virgo网络从10个双黑洞和一个双中子星中检测到11个GW。2019年4月1日，Advanced Virgo和Advanced LIGO开始了他们的第三个观测期（O3）。在介绍GW探测之后，我将概述Advanced Virgo探测器设计，并描述在O3之前所做的技术选择及其对探测器灵敏度的影响。最后，我将描述Advanced Virgo+项目的计划升级。
2021-05-19 astro-ph.IM
GW150914: The Advanced LIGO Detectors in the Era of First Discoveries
经过重大升级，激光干涉引力波天文台（LIGO）的两个先进探测器在2015年9月至2016年1月期间进行了首次观测。在100 Hz下的应变灵敏度为$10^{-23}/\sqrt{\mathrm{Hz}}$时，可观测体积和测量时间的乘积在同步观测的前16天内超过了所有先前运行的结果。2015年9月14日，先进的LIGO探测器观测到一个瞬态引力波信号，被确定为两个黑洞的合并[Phys. Rev. Lett. 116，061102（2016）]，开启了引力波天文学的时代。两个探测器同时观测到的事件GW 150914的组合信噪比为24。在这里，我们介绍了实现这种观察的探测器的主要特征。在全灵敏度下，先进的LIGO探测器的设计是为了提供另一个三倍的信噪比的改善，为二元黑洞系统类似的质量GW 150914。
2016-02-11 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Search for gravitational-wave transients associated with magnetar bursts during the third Advanced LIGO and Advanced Virgo observing run
磁星是一种中子星，具有极强的偶极磁场，被观察到显示出一系列的x射线耀斑行为，但耀斑机制还没有很好的理解。Advanced LIGO和Virgo的第三次观测从2019年4月1日延长到2020年3月27日，包含来自已知磁星SGR 1935+2154以及新发现的磁星Swift J1818-1607的X射线耀斑。我们寻找引力波符合这些磁星耀斑与最低限度建模，相干搜索，专门针对短时间的引力波产生的激发f-模式在磁星的核心，以及长时间的引力波激发的准周期振荡中观察到的巨大耀斑的尾巴。在本文中，我们报告这些搜索的方法和灵敏度估计，以及天体物理学的影响。
2022-10-25 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Towards a first design of a Newtonian-noise cancellation system for Advanced LIGO
来自地震场的牛顿引力噪声被预测为第二代引力波探测器的低频限制噪声源。将通过维纳滤波，使用部署在所有试验质量附近的地震仪阵列，来减轻这种噪声。在这项工作中，我们提出了优化配置的地震检波器阵列使用各种简化模型的地震场的基础上，在LIGO汉福德地震观测。最适合地震测量的模型导致主要受地震计自噪声限制的噪声降低。第一个简化设计的地震阵列牛顿噪声消除在LIGO网站，这表明它将足以监测建筑物内的表面位移。
2016-12-20 astro-ph.IM gr-qc
Prospects for doubling the range of Advanced LIGO
在未来的几年里，引力波社区将优化探测器性能的各种天体物理源，使探测器的灵敏度在不同的频带竞争的要求。在本文中，我们描述了一些正在开发的技术，作为高级LIGO探测器的预期升级，并量化了它们提供的潜在灵敏度提高。具体来说，我们考虑压缩光注入减少量子噪声，检测器设计和材料的变化，减少热噪声，并与显着增加质量的镜子。我们探讨了这些技术如何影响最有前途的引力波源的检测，并提出了一个有效的升级进展，最终在两个宽带灵敏度提高的因素。
2014-12-30 astro-ph.IM gr-qc
Posterior samples of the parameters of binary black holes from Advanced LIGO, Virgo's second observing run
利用LIGO和Virgo天文台的引力波开放数据，对观测到的7个双星黑洞合并事件（GW170104、GW170608、GW170729、GW170809、GW170814、GW170818和GW170823）进行了参数估计分析。我们描述的方法，使用引力波数据的参数估计的致密双星，我们提出的推断天体物理参数的后验分布。我们发布了后验概率密度函数的样本，并提供了有关使用和复制本文所述结果的教程。
2019-06-03 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Template bank for spinning compact binary mergers in the second observation run of Advanced LIGO and the first observation run of Advanced Virgo
我们描述了用于构建基于GstLAL的inspiral管道用于分析高级LIGO第二次观测运行和高级Virgo第一次观测运行数据的重力波形对齐自旋模板库的方法。该银行扩大了在第一次观测运行期间覆盖的参数空间，包括合并紧凑的二进制系统的总质量在2 $\mathrm{M}_{\odot}$和400 $\mathrm{M}_{\odot}$和质量比在1和97.988之间的覆盖范围。因此，目标系统包括合并中子星-中子星系统，中子星-黑洞双星，和黑洞-黑洞双星扩展到中等质量范围。小于2 $\mathrm{M}_{\odot}$的组件质量允许$\pm0.05$之间的（反）对齐自旋，而大于2 $\mathrm{M}_{\odot}$的组件质量允许$\pm0.999$之间的（反）对齐自旋。银行放置技术结合了随机方法与新的网格银行方法，以更好地隔离噪声模板，从而产生总共677，000个模板。
2021-04-09 astro-ph.IM
Tuning Advanced LIGO to kilohertz signals from neutron-star collisions
中子星碰撞后产生的千赫兹频率的引力波可以揭示物质在实验室实验无法达到的极端温度和密度下的行为。引力波干涉仪在这些频率受到量子噪声的限制，但可以通过其光学配置进行调谐，以最大限度地提高合并后信号检测的概率。我们比较了两种这样的调谐策略，将Advanced LIGO变成一个合并后聚焦的仪器：第一，宽带调谐，将仪器的信噪比提高40- 80\ %，相对于基线，大大高于\SI{1}{\kHz}，在较低频率下具有适度的灵敏度损失;第二，提供比宽带调谐甚至更多的增强的“失谐”配置，但是仅在窄频带上，并且以在其它地方显著更差的量子噪声性能为代价。在合并后参数中的仪器损耗和不确定性的乐观解释下，失谐仪器与宽带仪器相比具有${\lesssim}40\%$灵敏度改进。
2020-10-29 astro-ph.IM
Gravity Spy: Integrating Advanced LIGO Detector Characterization, Machine Learning, and Citizen Science
随着对引力波的第一次直接探测，高级激光干涉引力波天文台（LIGO）通过提供另一种感知宇宙的方法开创了天文学的新领域。进行这种探测所需的极高灵敏度是通过将LIGO的所有敏感组件与非引力波干扰精确隔离来实现的。尽管如此，LIGO仍然容易受到各种仪器和环境噪声源的影响，这些噪声污染了数据。特别值得关注的是被称为毛刺的噪声特征，其本质上是瞬态和非高斯的，并且以足够高的速率发生，使得两个LIGO探测器之间的偶然巧合不可忽略。在本文中，我们描述了一个创新项目，该项目将众包与机器学习相结合，以帮助完成对LIGO探测器记录的所有故障进行分类的挑战性任务。通过Zooniverse平台，我们从公众中招募志愿者，将故障图像分类为预先确定的形态类别，并发现随着检测器的发展而出现的新类别。此外，机器学习算法用于在对形态学类的人类分类示例进行训练后对图像进行分类。利用这两种分类方法的优势，我们创建了一种组合方法，旨在提高每个分类器的效率和准确性。由此产生的分类和表征应该有助于LIGO科学家确定故障的原因，并随后从数据或探测器中完全消除它们，从而提高引力波观测的速度和准确性。我们使用LIGO第一次观测运行的一小部分数据来演示这些方法。
2017-02-28 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Improved source localization with LIGO India
一个先进的引力波干涉测量探测器全球网络正在建设之中。这些探测器的灵敏度将比最初的探测器提高一个数量级，并将迎来引力波天文学的时代。在本文中，我们评估了将一个先进的LIGO探测器搬迁到印度的好处。
2012-09-28 astro-ph.IM gr-qc
The First Two Years of Electromagnetic Follow-Up with Advanced LIGO and Virgo
我们预计在本十年的晚些时候，先进的LIGO和Virgo将首次直接探测到引力波（GW）。虽然这项突破性的技术成就本身就是奖励，但更大的奖励可能是同时在引力和电磁通道中观测到紧凑的双星合并。在Advanced LIGO和Virgo运行的前两年（2015年至2016年），我们预计全球GW探测器阵列将提高灵敏度和寿命，并从两个扩展到三个探测器。我们建立了在这一转变过程中双星中子星（BNS）合并的探测率和天空定位精度模型。我们已经分析了一个大的，天体物理学的动机源人口使用实时检测和天空定位代码和更高的延迟参数估计代码，已明确建立在先进的LIGO/室女座时代的操作。我们表明，对于大多数BNS事件的快速天空定位，检测后约一分钟，是准确的完整的参数估计。我们证明，先进的处女座将在天空定位中发挥重要作用，即使它预计上线只有三分之一的灵敏度为先进的LIGO探测器。我们发现，90%置信区间的中位数从2015年的500平方度缩小到2016年的200平方度。我们的模拟中出现了第一次LIGO/Virgo探测的一些不同场景。
2014-10-22 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
An independent search of gravitational waves in the first observation run of advanced LIGO using cross-correlation
本文介绍了一种利用LIGO观测站的数据同时搜索引力波的无模板方法。该方法的基本思想是，如果应变信号之间的最大相关系数大于一个显著阈值，且其时间差小于观测站间光传播时间的10 ms，则在短时间数据段中存在GW信号。因此，该方法可以用于执行任何类型GW的盲搜索，而不管波形和源类型以及天空位置。一个独立的搜索注入和真正的GW信号从紧凑的二元聚结（CBC）包含在先进的LIGO的第一次观测运行（O1）进行评估其性能。在此基础上，提出的方法能够检测到GW产生的二元系统，而不做任何假设。
2018-07-19 astro-ph.IM gr-qc
Search for continuous gravitational waves from Fomalhaut b in the second Advanced LIGO observing run with a hidden Markov model
结果是从一个连续的引力波从附近的中子星候选人，北落师门b的半相干搜索，使用在第二次观测运行的高级LIGO收集的数据。搜索是基于一个隐马尔可夫模型计划，能够跟踪信号频率的演变，从恒星的长期自旋下降和随机定时噪声的同时。该方案与频域匹配滤波器（$\mathcal{F}$ -统计）相结合，在五天的时间拉伸相干计算。搜索100-1000 Hz的频带。在通过一系列否决之后，一个略高于1%虚警概率阈值的候选人仍需进一步审查。在90%置信水平下，给出了全频带内的应变上限。
2021-06-17 astro-ph.IM gr-qc
Observation of Parametric Instability in Advanced LIGO
参量不稳定性作为高功率干涉型引力波探测器的潜在限制效应一直被研究。然而，到目前为止，这些不稳定性从未在更大尺度的干涉仪中观察到过。在这项工作中，我们描述了先进的LIGO探测器中的参数不稳定性的第一次观察，以及它作为进步的障碍被移除的方法。
2015-02-27 astro-ph.IM physics.optics
Piezo-deformable Mirrors for Active Mode Matching in Advanced LIGO
激光干涉引力波天文台（LIGO）的探测器受到量子噪声的广泛限制，并依赖于光的压缩态的注入来实现其全部灵敏度。挤压的改善受到挤压器元件和干涉仪元件之间模式不匹配的限制。在目前的LIGO探测器中，没有办法主动减轻这种模式失配。本文提出了一种新的变形镜波前控制，以满足先进的LIGO的主动模式匹配的要求。有源元件是压电换能器，其通过轴对称弯曲在5 mm厚的反射镜的曲率半径上致动。可变形反射镜的工作范围在真空中为120 ± 8 mD，在真空外可获得额外的200 mD调节范围。在标称光束半径上，测量到高阶模式的散射<0.2%。这些压电变形镜满足先进LIGO严格的噪声和真空要求，并将用于下一次观测运行（O4），以控制挤压器和干涉仪之间的模式匹配。
2022-01-26 astro-ph.IM physics.app-ph physics.optics
Seeking Counterparts to Advanced LIGO/Virgo Transients with Swift
双星中子星（NS）合并是高级LIGO和高级Virgo最有希望的引力波发射天体物理源之一，预计将于2015年投入运行。找到这些信号的电磁对应物对于将它们置于天文学背景下至关重要。Swift卫星携带一个灵敏的X射线望远镜（XRT），可以在1-2小时内响应目标机会请求，因此独特地准备找到LIGO/Virgo触发器的X射线对应物。假设NS并合是短伽马射线暴（GRB）的前身，那么一定比例的LIGO/Virgo触发事件将伴随着X射线带余辉，其亮度在触发时间后一天的XRT波段中超过10^-12 erg/s/cm ^2。我们发现，这种通量的软X射线瞬态是足够明亮的是极其罕见的，因此可以自信地与即使是一个适度的本地化GW信号。我们研究了两种可能的搜索策略与Swift XRT在LIGO/Virgo错误框中找到明亮的瞬变。在第一种策略中，XRT可以在一天内通过观察~30个星系来搜索半径约为100 Mpc的空间，并具有足够的深度来观察预期的X射线余辉。对于扩展的LIGO/Virgo地平线距离，XRT可以在大约一天内使用100 s的曝光来覆盖约35平方度的区域，保持足够的灵敏度来成像GW发现的GRB余辉。这些策略表明，发现X射线波段对应的GW触发器将是可能的。
2012-09-11 astro-ph.HE astro-ph.IM
Data quality up to the third observing run of Advanced LIGO: Gravity Spy glitch classifications
理解引力波探测器中的噪声对于探测和解释引力波信号至关重要。毛刺是瞬态的非高斯噪声特征，可能具有一系列环境和仪器来源。Gravity Spy项目使用一种机器学习算法，根据时频形态对毛刺进行分类。所得到的分类毛刺集可以用作如何减轻毛刺的检测器表征调查或如何改善毛刺影响的数据分析研究的输入。在这里，我们提出的结果重力间谍分析的数据，以先进的LIGO的第三次观测运行结束。我们分类233981毛刺从LIGO汉福德和379805毛刺从LIGO利文斯顿到形态类。我们发现，两个LIGO站点之间的故障分布不同。这突出表明，可能需要针对每个引力波观测站的具体情况进行数据质量研究。
2023-02-08 astro-ph.IM gr-qc
Realtime search for compact binary mergers in Advanced LIGO and Virgo's third observing run using PyCBC Live
Advanced LIGO和Advanced Virgo的第三次观测运行发生在2019年4月至2020年3月之间，产生了数十个引力波候选者，其中许多现在已被公布为可靠的探测。第三次观测的一个关键要求是快速识别和公开报道紧凑的双星合并，这使得电磁和中微子观测站能够进行大规模的后续观测活动。PyCBC Live是一种基于频域匹配滤波的紧凑二进制合并的低延迟搜索，已在第二次和第三次观测运行期间使用，以及其他低延迟分析，以从LIGO和Virgo获取的数据中生成这些快速警报。本文描述并评估了第二次观察运行后对PyCBC Live所做的改进，这些改进定义了第三次观察运行期间的操作和性能。
2022-02-01 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Automated Evaluation of Environmental Coupling for Advanced LIGO Gravitational Wave Detections
针对高级LIGO引力波探测中环境耦合评估效率低的问题，研究人员开发了计算工具PEMcheck，利用现有环境传感器数据自动量化耦合程度，大幅提升审核效率，将在LIGO第四次观测运行的事件验证中发挥关键作用。
2024-06-21 astro-ph.IM gr-qc
Search for gravitational waves from twelve young supernova remnants with a hidden Markov model in Advanced LIGO's second observing run
来自快速旋转的中子星的持续引力波，例如在一些年轻的超新星遗迹中发现的那些，可能会落入先进的激光干涉仪引力波天文台（aLIGO）的灵敏度波段。由于频率和频率导数是未知的，并且由于源的年轻而迅速演变，因此这些信号的估计在计算上具有挑战性。隐马尔可夫模型（HMM），结合最大似然匹配滤波器，跟踪快速的频率演变半相干的计算效率的方式。我们提出了一个HMM搜索的结果，针对12个年轻的超新星遗迹的数据从先进的LIGO的第二次观测运行。六个目标产生高于搜索阈值的候选项，并在预定义的数据质量否决中幸存下来。然而，这些候选人的后续分析表明，他们都是一致的仪器噪声文物。
2020-10-22 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Toward Low-Latency, High-Fidelity Calibration of the LIGO Detectors with Enhanced Monitoring Tools
本文回顾先进LIGO标定历史，介绍为O4运行开发的低延迟标定流水线改进及实时监测新工具，以提升标定数据的稳健性、可靠性与准确性。
2025-10-09 astro-ph.IM gr-qc
Transient glitch mitigation in Advanced LIGO data with $\textit{glitschen}$
“毛刺”--由LIGO和Virgo等引力波干涉仪收集的数据中的瞬态噪声伪影--是搜索和表征引力波信号的一个始终存在的障碍。由于一些具有类似于高质量、高质量比和极端自旋双黑洞事件的形态，它们限制了对这些源的敏感性。它们还可以作为所有来源的污染物，需要在进行天体物理推断之前进行有针对性的缓解。我们提出了一个数据驱动的，经常遇到的故障类型的参数模型，使用概率主成分分析。作为参数化引力波信号模型的噪声模拟，它可以很容易地被纳入现有的搜索和探测器表征技术。我们已经用开源的glitschen包实现了我们的方法。使用LIGO目前最有问题的故障类型（“光点”和“tomte”），我们证明可以构建适度维度的参数模型，并用于频率论和贝叶斯分析中的有效缓解。
2022-01-19 astro-ph.IM gr-qc
The Influence of Dual-Recycling on Parametric Instabilities at Advanced LIGO
具有高循环功率和悬浮光学器件的激光干涉仪，如LIGO引力波探测器，会经历被称为参数不稳定性的光机耦合效应：由光场驱动的反射镜中的机械共振的失控激发。这可能使干涉仪感测和控制系统饱和，并限制检测器的观察时间。LIGO站点的当前缓解技术成功地抑制了所有观察到的参数不稳定性，并专注于干涉仪的法布里-珀罗臂腔中的不稳定性行为，其中首先产生不稳定性。在本文中，我们模拟了完整的双回收先进LIGO设计与固有的缺陷。我们发现，添加功率和信号回收腔会改变干涉仪对机械模式的响应，导致峰值数量增加四倍。信号再循环腔中的累积相位或古伊相位的变化对参数增益有显著影响，因此哪些模式需要抑制。
2017-09-12 astro-ph.IM gr-qc physics.optics
A New Search Pipeline for Compact Binary Mergers: Results for Binary Black Holes in the First Observing Run of Advanced LIGO
在本文中，我们报告了一个新的和独立的管道，用于分析公共数据的第一次观测运行的先进LIGO紧凑的二进制系统的合并。该流水线结合了不同的技术，并在其所有阶段（包括搜索设计、构造模板库的方法、检测坏数据段的自动例程）做出独立的实现选择（“毛刺”）并将良好的数据与之隔离，说明检测器噪声的非平稳性质的过程，单检测器级的信号质量否决和组合多检测器结果的方法。我们的管道使我们能够在公开的LIGO数据中识别新的二元黑洞合并GW151216。本文作为管道的重要阶段的鸟瞰图。各个阶段的全部细节和推导将出现在随附的论文中。
2019-03-19 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Localization of short duration gravitational-wave transients with the early advanced LIGO and Virgo detectors
激光干涉引力波观测站和Virgo是先进的地面引力波探测器，将于2015年开始收集科学数据。随着第一次探测的预期，重要的是量化如何以及一般的引力波瞬变可以定位在天空中。这对于正确识别电磁对应物以及理解引力波物理和源群至关重要。我们提出了一个研究的天空定位能力的两个搜索和参数估计算法：\emph{coherent WaveBurst}，一个约束的似然算法操作接近实时，和\emph{LALInferenceBurst}，马尔可夫链蒙特卡罗参数估计算法开发恢复通用瞬态信号的延迟几个小时。此外，我们专注于先进探测器时代的前几年，当时我们预计只有两个（2015年）和三个（2016年）运行探测器，所有低于设计灵敏度。这些探测器配置可以产生显着不同的天空定位，我们量化的细节。正如预期的那样，我们观察到从两个检测器到三个检测器网络时，平均检测信号的定位有明显的改善。虽然定位取决于波形形态，但在2015年观察100 - 200度$^2$和2016年观察60 - 110度$^2$后，大约50%的检测信号将被成像，尽管波形知识可以将其减少到22度$^2$。这是第一次全面研究先进的LIGO和Virgo探测器早期网络的一般瞬态的天空定位能力，包括早期的LIGO只有两个探测器的配置。
2014-12-16 astro-ph.HE astro-ph.IM
Improved limits on a stochastic gravitational-wave background and its anisotropies from Advanced LIGO O1 and O2 runs
我们整合了整个公开的高级LIGO（ALIGO）数据集，以获得随机引力波背景（SGWB）的最大似然约束图。从这些我们得到的随机背景$Ω_{\rm GW}$的能量密度的限制，和它的各向异性。我们发现95%的置信限$Ω_{\rm GW} < 5.2\times 10^{-8}$在$50$ Hz的光谱指数$α=2/3$一致的随机背景，由于螺旋事件和$Ω_{\rm GW} < 3.2\times 10^{-7}$的规模（频率）不变的频谱。我们还报告了三个宽带积分的数据的角功率谱$C_\ell$的上限。最后，我们提出了一个估计，我们将数据集成到10个单独的光谱箱作为第一次尝试进行模型独立的估计SGWB及其各向异性。
2019-07-24 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
First Demonstration of Electrostatic Damping of Parametric Instability at Advanced LIGO
干涉引力波探测器在其臂中以高光功率操作，以便实现高散粒噪声限制的应变灵敏度。增加光功率的一个显著限制是三模参数不稳定性现象，其中臂腔中的激光场被腔镜的声学模式散射成高阶光模。光学模式可以通过辐射压力进一步驱动声学模式，潜在地产生指数累积。一种稳定参数不稳定性的建议技术是声学模式的主动阻尼。我们在这里报告的第一个演示阻尼参数不稳定模式使用主动反馈力的腔镜。使用静电致动来衰减以182秒的时间常数指数增长的15，538Hz模式，得到的衰减时间常数为23秒。需要0.03 nNrms的平均控制力来将声学模式保持在其最小振幅。
2016-11-28 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
Sub-threshold binary neutron star search in Advanced LIGO's first observing run
本文介绍了在Advanced LIGO的第一次观测运行中对双中子星双星的引力波的探测。搜索考虑了一个狭窄的范围内的二进制啁啾质量的人口在附近的宇宙中已知的双中子星二进制的动机。这次搜索与以前发表的结果不同，它提供了Advanced LIGO在这个狭窄的质量范围内首次观测运行的最灵敏的中子星调查，并包括两个LIGO探测器中只有一个在分析中运行的时间。搜索是敏感的二进制中子星的吸气到平均距离约85百万秒差距超过93.2天。我们没有发现任何明确的引力波信号在我们的样本103次阈值候选人的假警报率小于每天一个。然而，考虑到预期的双星中子星合并速率为R = 100 - 4000 Gpc^（-3）yr^（-1），我们预计O（1）引力波事件在我们的候选名单中。这表明这些候选者中的一个或多个实际上可能是一个双中子星合并。虽然我们的候选名单中的污染分数为~ 99%，但有可能将这些事件与其他信使相关联，以识别潜在的多信使信号。我们提供了一个在线候选人名单的时间和天空位置的所有事件，以使多信使搜索。
2019-01-29 astro-ph.IM gr-qc
First Demonstration of Optical Feedback Control to Parametric Instability at Advanced LIGO
University of Western Australia（西澳大学）；LIGO Livingston Observatory（LIGO利文斯顿观测站）
本文首次在公里级引力波探测器中演示光学反馈控制，成功抑制了10.428 kHz的不稳定模式，将参量增益从R=2降至R<0.02，验证了该方案对实现兆瓦级循环功率的有效性。
2026-06-29 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
NuRIA: Numerical Relativity Injection Analysis of spinning binary black hole signals in Advanced LIGO data
引力波（GW）天文学的出现为我们提供了比X射线天文学已知的质量更大的黑洞的观测结果。然而，对中等质量黑洞（IMBH）的观测仍然是一个巨大的挑战。在他们的第二次观测运行之后，LIGO \& Virgo Scientific collaborations（LVC）对非旋进IMBH双星（IMBHB）的合并率密度设定了上限。在这篇文章中，我们探讨了LVC使用的两个搜索管道的灵敏度，从69个数值模拟的IMBHB与通用自旋的信号，其中27个有一个旋进轨道平面。特别是，我们比较匹配滤波器搜索PyCBC，和相干的模型无关的搜索技术cWB。我们发现，在一般情况下，cWB是更敏感的IMBHB比PyCBC，其差异取决于质量和旋转的源。因此，我们使用cWB将第一个上限的合并率的通用旋转IMBH二进制使用公开的数据从第一个先进的LIGO观测运行。
2020-08-22 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
The first six months of the Advanced LIGO's and Advanced Virgo's third observing run with GRANDMA
全球快速高级网络致力于多信使成瘾者（GRANDMA）。该网络由21台望远镜组成，配有光度和光谱设施。它们通过专用的基础设施连接在一起。该网络的目的是协调对瞬变事件的大型天空位置估计的观测，以加强其后续行动，并减少初始探测和光学确认之间的延迟。GRANDMA计划主要关注引力波警报的后续工作，以在Advanced LIGO和Advanced Virgo探测器的第三次观测活动期间找到并探测电磁对应物。但它允许任何涉及中微子或伽马射线暴的瞬态警报的后续行动，即使空间定位很差。我们提出了不同的设施，工具和方法，我们开发了这个网络，并显示其效率使用的观测LIGO/室女座S190425 z，一个二进制中子星合并的候选人。我们还报告了在LIGO-Virgo观测活动的前六个月期间进行的所有GRANDMA后续观测，并且假设事件的位置由我们的望远镜成像，我们推导出对kilonova属性的约束。
2019-11-06 astro-ph.HE astro-ph.IM
Search for gravitational waves from five low mass X-ray binaries in the second Advanced LIGO observing run with an improved hidden Markov model
低质量X射线双星是地面干涉仪连续引力波搜索的主要目标。本文给出了对五个低质量X射线双星的搜索结果，它们的自旋频率和轨道根数是从X射线脉动精确测量的：HETE J1900.1-2455，IGR J 00291 +5934，SAX J1808.4-3658，XTE J 0929 -314和XTE J1814-338。数据分析来自高级激光干涉仪引力波天文台（LIGO）的观测运行2。搜索算法使用隐马尔可夫模型跟踪自旋漂移，使用$\mathcal{J}$ -统计极大似然匹配滤波器跟踪轨道相位，并使用一套五个否决权来拒绝来自非高斯噪声的伪影。搜索产生了一些低的显着性，高于阈值的候选人符合选定的虚警概率。候选人将在随后的观察运行中得到跟踪。
2020-06-25 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Total-variation methods for gravitational-wave denoising: performance tests on Advanced LIGO data
我们评估总变分方法去噪引力波信号在真实的噪声条件下，注入从核心坍缩超新星和二元黑洞合并的数据从高级LIGO的第一次观测运行的数值相对论波形。这项工作是我们以前的调查，其中只使用高斯噪声的扩展。由于结果的质量取决于模型的正则化参数，因此我们对产生最佳结果的值进行启发式搜索。我们讨论了选择这个参数的各种方法，无论是基于最佳，平均值，或多个值，并比较这些选择的去噪结果。此外，我们还提出了一种机器学习的方法，通过自动搜索获得该方法的拉格朗日乘子。我们的研究结果提供了进一步的证据，全变分方法可以在引力波天文学领域作为一种工具，以消除噪音。
2018-06-19 astro-ph.IM astro-ph.SR gr-qc
Target-based Optimization of Advanced Gravitational-Wave Detector Network Operations
我们介绍了两个新的时间依赖性的优点先进的引力波（GW）探测器网络操作的在线和离线优化的数字（i）检测连续信号从已知的源位置和（ii）检测GW的中子星二元聚结从已知的本地星系，从而具有最高的潜在电磁对应检测。对于这些科学目标中的每一个，我们描述了一个$N$ -检测器网络，以及它的所有$(N-1)$ -检测器子网络，以识别子网络和单个检测器（关键贡献者），这些检测器对实现科学目标贡献最大。我们的研究结果表明，aLIGO-Hanford预计将成为2017年在LIGO和Virgo探测器网络中探测蟹状星云脉冲星GW的关键贡献者。对于同一时间段和同一网络，两个LIGO探测器都是探测船帆座脉冲星GWs的关键贡献者，也是探测10个高兴趣恒星信号的关键贡献者。从银河系中心探测连续GW的关键贡献者只能在每个恒星日内的有限时间间隔内识别，无论是2017年的LIGO和Virgo探测器的3探测器网络，还是2019-2020年的LIGO，Virgo和KAGRA探测器的4探测器网络。LIGO-Virgo探测器相对于目标（ii）的表征确定了两个LIGO探测器作为关键贡献者。此外，对于所有的分析，我们确定一天内的时间段，锁定损失或预定的服务操作可能会导致最少量的信噪比或瞬态检测概率损失的检测器网络。
2017-02-28 astro-ph.IM
Deep Transfer Learning: A new deep learning glitch classification method for advanced LIGO
University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
先进的LIGO探测器的灵敏度使其能够探测到多个引力波信号。这些探测器的复杂设计减轻了大多数类型的噪声的影响。然而，先进的LIGO数据流被许多被称为毛刺的伪影所污染：具有复杂形态的非高斯噪声瞬态。鉴于其高发生率，毛刺可能导致错误的重合检测，模糊甚至模仿引力波信号。因此，成功地表征和消除高级LIGO数据中的毛刺至关重要。在这里，我们介绍了深度转移学习在故障分类中的第一个应用，表明来自为现实世界的对象识别训练的深度学习算法的知识可以转移，用于根据频谱图图像对时间序列中的故障进行分类。使用Gravity Spy数据集，包含从真实LIGO数据中获得的手动标记的多持续时间谱图，我们证明了这种方法能够最佳地使用非常深的卷积神经网络进行分类，给出小的训练数据集，显着减少了训练网络的时间，并实现了最先进的准确率超过98.8%，在22个类中有8个类具有完美的精确召回率。此外，新类型的毛刺，可以准确地分类给出几个标记的例子，这种技术。一旦通过迁移学习进行训练，我们证明卷积神经网络可以被截断，并用作无监督聚类方法的优秀特征提取器，以根据其形态识别新的类别，而无需任何标记的示例。因此，这为引力波探测器的动态毛刺分类提供了一个新的框架，随着它们逐渐改进以达到设计灵敏度，预计会遇到新类型的噪声。
2017-06-22 astro-ph.IM cs.CV cs.LG
