From LIGO to Fiber- Compact Sagnac Interferometer for Gravitational-Wave Detection
本文提出了一种基于萨格纳克的光纤干涉仪，用于实现更紧凑、成本更低的引力波探测系统，以克服现有迈克尔逊干涉仪的局限性。
2025-11-23 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
Development of advanced photon calibrator for Kamioka gravitational wave detector (KAGRA)
本文研制了KAGRA的先进光子校准器，通过高功率激光、功率稳定和远程光束位置控制三项改进，将总系统误差降至2.0 /%，实现了kHz频段探测器响应的精确校准。
2025-09-27 astro-ph.IM physics.ins-det
An arm length stabilization system for KAGRA and future gravitational-wave detectors
现代地基引力波（GW）探测器需要具有多个耦合光学腔的复杂干涉仪配置。由于实现臂腔的谐振是锁捕获过程中最具挑战性的，因此称为臂长稳定（ALS）的方案已被用于臂腔的锁捕获。我们设计了一种新型的ALS，这是兼容的干涉仪有长臂，如下一代GW探测器。新的ALS的特点是控制结构比以前的ALS简单，并且不需要沿着探测器的较长的臂铺设用于ALS的光纤。随着其噪声性能的模拟，新ALS的实验测试进行了利用单臂腔的KAGRA。本文介绍的第一个测试结果，我们证明了锁定采集的臂腔实现了使用新的ALS和残余噪声测量为$8.2\,\mathrm{Hz}$的频率单位，这是小于线宽的臂腔，因此足够低，以锁定整个干涉仪的KAGRA在一个可重复的和可靠的方式。
2019-11-28 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
Influence of non-uniformity in sapphire substrates for a gravitational wave telescope
大型低温引力波望远镜KAGRA的建造已经完成，四个蓝宝石试验质量块已经安装在低温恒温器真空室中。最近发现，由于晶体的不均匀性，用于输入测试质量之一的蓝宝石衬底在其透射图中显示出特征结构。我们进行了干涉仪模拟，看看使用测量的透射/反射图的非均匀性的影响。
2019-07-30 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
Analytical model for ring heater thermal compensation in the Advanced Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory
先进的激光干涉引力波探测器使用高激光功率来实现设计灵敏度。该功率的一小部分在干涉仪腔镜中被吸收，在干涉仪腔镜中产生热透镜，导致主激光束中的像差，必须通过“环形加热器”的致动来最小化，环形加热器是旨在降低镜中的温度梯度的附加加热器元件。在这篇文章中，我们推导出第一个，尽我们所知，分析模型的温度场产生的理想环形加热器。我们表示在这种轴对称的情况下产生的光学像差的主要激光束的贡献。结合波前测量，我们的模型提供了一个更完整的理解腔镜的热状态，并将允许更有效地使用先进的激光干涉仪引力波天文台的环形加热器。
2016-04-08 astro-ph.IM physics.ins-det
Overview of KAGRA: Detector design and construction history
KAGRA是一台新建的引力波望远镜，是一台激光干涉仪，由长3.5公里的臂组成，位于日本岐阜县神冈市。KAGRA是在地下建造的，它使用低温反射镜进行操作，有助于减少地震和热噪声。这两种技术都有望为引力波望远镜的未来提供方向。2019年，KAGRA完成了所有设计配置的安装，我们称之为KAGRA基线。在这种情况下，我们在一系列文章中从各种角度概述了KAGRA基线。在这篇文章中，我们介绍了KAGRA的设计配置及其历史背景。
2020-07-03 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
Optimizing Active Seismic Isolation Systems in Gravitational-Wave Detectors
本研究首次将H-infinity优化方法应用于KAGRA引力波探测器的主动地震隔离，通过设计最优传感器校正与融合滤波器，显著提升了低频段噪声抑制性能与探测器运行占空比。
2025-06-17 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
New Design of Electrostatic Mirror Actuators for Application in High-Precision Interferometry
我们描述了一种新的几何静电执行器用于敏感的激光干涉仪。该装置由位于反射镜（测试质量）两侧的两个板组成，因此不会像传统静电驱动器（ESD）那样减小其通光孔径。使用AEI-10 m原型干涉仪的样本情况下，我们调查的致动范围和相对于测试质量的ESD板的相对失调的影响。我们发现，在AEI-10米原型干涉仪的情况下，这种新的ESD可以提供0.28微米的范围时，在1千伏的电压操作。此外，所示的几何形状提供了约100的致动器运动耦合到测试质量位移的幅度的减小因子。因此，我们表明，在AEI-10 m干涉仪的特定情况下，可以将ESD致动器直接安装在光学工作台上，而不会破坏主要测试质量的三级悬挂的地震隔离性能。
2014-11-14 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
Damping parametric instabilities in future gravitational wave detectors by means of electrostatic actuators
有人建议，下一代干涉引力波探测器可能会观察到自发激发的参数振荡不稳定性。我们提出了一种方法，积极抑制任何这样的不稳定性，通过应用静电力的干涉仪的测试质量。使用数值方法，我们量化的驱动力所需的阻尼候选人的不稳定性，并发现这种力量是容易实现的。我们的预测随后使用原型Advanced LIGO硬件进行了实验验证，最终证明了我们方法的有效性。
2017-04-12 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
Amorphous optical coatings of present gravitational-wave interferometers
我们报告的结果，一个广泛的运动的光学和机械特性的离子束溅射氧化层（Ta $_2$ O $_5$、TiO $_2$、Ta $_2$ O $_5$ -TiO $_2$、SiO $_2$）在Advanced LIGO、Advanced Virgo和KAGRA引力波探测器的高反射涂层内：测量了折射率、厚度、光吸收、组成、密度、内摩擦和弹性常数;评估了沉积速率和沉积后退火对涂层内摩擦的影响。对于Ta $_2$ O $_5$和SiO $_2$层，涂层的内耗随沉积速率的增加而增加，而退火处理消除或大大减小了具有不同沉积历史的样品之间的间隙。对于Ta $_2$ O $_5$ -TiO $_2$层，由于TiO $_2$掺杂引起的内耗的降低只有在与退火相结合时才变得有效.所有测量的样品显示出内摩擦对频率的弱依赖性（$ϕ_c(f) = af^{b}$，其中$-0.208 < b < 0.140$取决于所考虑的涂层材料）。SiO $_2$薄膜表现出模式依赖的损耗分支，这可能是由于在样品的涂覆边缘处的寄生损耗。高级LIGO和高级Virgo输入（ITM）和末端（ETM）反射镜HR涂层的参考损耗值已通过使用我们的Ta $_2$ O $_5$ -TiO $_2$层的杨氏模量估计值（120 GPa）进行了更新，并且比以前的估计高出约10%。
2019-09-09 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
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
A matter of perspective: how nanoscale optical defects limit cosmic-scale gravitational wave observations
本研究聚焦纳米级光学缺陷对引力波观测的限制，借助引力波领域主流模拟工具Finesse推进缺陷效应建模研究，为下一代地面引力波探测器的光学系统研发提供指导。
2025-09-01 gr-qc physics.ins-det physics.optics
Probing Majoron Dark Matter with Gravitational Wave Detectors
High Energy Accelerator Research Organization (KEK)（高能加速器研究机构）；The University of Tokyo（东京大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
研究通过线性光学腔探测马约拉子暗物质与光子的QED反常耦合导致的振荡双折射，利用地面激光干涉仪如Advanced LIGO、KAGRA等探测参数空间。
2026-06-19 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ph
Design and sensitivity of a 6-axis seismometer for gravitational wave observatories
本文设计了一种由单根熔融石英纤维悬挂质量块、采用紧凑型 Michelson 干涉仪读数的六轴地震仪，其角自由度灵敏度比商用设备高一个数量级以上，可服务于引力波探测及多种基础物理实验。
2023-07-24 astro-ph.IM physics.ins-det
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
DeepExtractor: Time-domain reconstruction of signals and glitches in gravitational wave data with deep learning
Faculty of Science, Open Universiteit（科学学院，开放大学）；Institute for Gravitational and Subatomic Physics (GRASP), Utrecht University（引力与亚原子物理研究所（GRASP），乌得勒支大学）；Nikhef（Nikhef研究所）；Department of Physics, University of Massachusetts（物理系，马萨诸塞大学）
本研究提出深度学习框架DeepExtractor，通过建模引力波探测器噪声并扣除噪声分量实现信号与干扰的时域重构，在干扰恢复效果和计算速度上均优于现有方法，还可无训练重构真实引力波事件。
2025-06-11 astro-ph.IM cs.LG gr-qc
Gravitational wave astronomy: the current status
在爱因斯坦广义相对论诞生100周年之际，本文综述了从阿赫兹到千赫频率范围内的引力波天文学的现状。本文第一节回顾了引力波天文学从爱因斯坦的第一个预言到我们现在对谱的认识的历史发展。结果表明，可以预期很快就可以检测到音频频谱中的信号，并且南北对下一代探测器将提供巨大的科学效益。第二节回顾了引力波理论和利用激光干涉测量法进行探测的原理。先进的LIGO探测器的状态，然后描述。这些探测器在不久的将来很有可能探测到第一批事件。第3节回顾了日本目前正在开发的KAGRA探测器，这将是第一个使用低温试验质量的激光干涉仪探测器。本文第四节回顾了利用脉冲星计时技术探测纳赫兹频段的引力波。第5节回顾了在阿赫兹频段的引力波探测的现状，在宇宙微波背景的极化中可以探测到，并讨论了探测大爆炸原始波的前景。宗派中描述的技术。1-5已经对引力波源的强度设置了很大的限制。Sects. 6和7审查雄心勃勃的计划，未来空间为基础的引力波探测器在毫赫兹频段。第6节介绍了中国开发天基引力波探测器的路线图，第7节讨论了空间干涉测量的一项关键赋能技术，即时间延迟干涉测量。
2016-02-09 astro-ph.IM physics.ins-det
Calibration and sensitivity of the Virgo detector during its second science run
室女座探测器是一个用于探测引力波的长度较长的干涉仪，位于意大利比萨附近。在2009年的第二次科学运行（VSR 2）期间，积累了六个月的数据，其灵敏度接近其设计。本文介绍了灵敏度估计和引力波重建中参数的确定方法。待校准的主要量是镜致动的频率响应和输出功率的感测。重点也放在他们的绝对时间。讨论了校准数据的监测以及使用独立技术的参数估计，以提供校准不确定度的估计。最后，Virgo灵敏度在频域中的估计进行了描述，并在VSR2期间测得的典型灵敏度。
2011-01-18 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
