The Past, Present and Future of the Resonant-Mass Gravitational Wave Detectors
本文从引力波的概念及其数学推导，爱因斯坦的广义相对论，到棒探测器和球探测器的发展现状，包括双探测器和非共振换能器球探测器，综述了共振质量引力波探测器的发展前景。该评论不仅涵盖了探测器的技术方面和将要完成的科学，而且还从历史的角度分析了这一主题，涵盖了从韦伯的开创性工作开始的四十年来的各种探测工作。
2010-09-06 astro-ph.IM gr-qc
Development of a polarimetry method toward in-situ substrate birefringence characterization of ground-based gravitational wave detectors
本文提出并演示了一种面向引力波探测器测试质量镜的原位双折射表征偏振测量方法，通过桌面实验验证其可行性，并讨论了未来在大型探测器中的应用与发展。
2025-05-06 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
LCGT and the global network of gravitational wave detectors
引力波是爱因斯坦在广义相对论中预言的时空畸变的传播。强烈的引力波会来自一些剧烈的天体，如中子星双星、黑洞、超新星、旋转双星和脉冲星的合并。对这些天体引力波的探测将为\textit{`gravitational wave astronomy'}打开一扇新的大门。引力波将成为研究物理学和天体物理学的一种探测器。为了搜寻这些引力波，大型激光干涉仪将组成一个全球探测器网络。先进的LIGO和先进的Virgo正在从电流探测器升级。其中一个LIGO探测器正在考虑迁移到澳大利亚。IndIGO或爱因斯坦望远镜是未来的计划。大型低温引力波望远镜（LCGT）正在日本建设，其特点是低温冷却镜和地下场地。本文将介绍LCGT的设计和建造情况，并简要介绍目前世界上引力波探测器的现状。这些引力波探测器网络将于2016年底或2017年启动，并可能发现引力波。例如，这些探测器将达到其搜索范围的合并中子星二是超过200百万秒差距，和几个或更多的事件，每年将预期。由于大多数引力波事件都是天体的高能现象，因此在电磁辐射（可见光、X/γ射线）、中微子、高能粒子等中可能有对应的证据。因此，相互跟踪观测将为我们提供更多的信息。
2011-12-14 astro-ph.IM gr-qc
Sky localization of space-based gravitational wave detectors
定位引力波源的天空位置是引力波观测的一个关键科学目标。利用Fisher信息矩阵近似方法，计算了LISA和天琴两个计划中的天基引力波探测器的角分辨率，考察了探测器的结构特性，如探测器平面的方位变化、日心或地心运动以及臂长等对源定位精度的影响。研究发现，由于天琴探测器平面方位的年变化而产生的振幅调制有助于LISA获得更高的天空定位精度和更好的天空覆盖，即使天琴探测器平面方位固定，其对天琴的影响也可以忽略不计。在30mHz以上的频率范围内，天琴的天空定位能力优于LISA。此外，我们探索潜在的空间探测器网络的快速和准确的定位的引力波源。LISA-TianQin网络对1 - 100 mHz范围内的源具有较好的天空定位能力，其角分辨率比单个探测器具有更大的天空覆盖范围。
2021-05-04 astro-ph.IM gr-qc
Observing Gravitational Waves with a Single Detector
寻找引力波的一个主要挑战是区分真正的天体物理信号和地球起源的信号。因此，引力波实验使用多个探测器，只考虑那些在两个或多个仪器中同时出现的信号。然而，目前还不清楚如何解释只有一个探测器工作时观测到的巨大引力波候选者。在本文中，我们证明了所观察到的双黑洞合并率可以被利用，以使一个探测器单独的引力波信号的可靠检测。我们量化检测置信度的概率$P(S)$的信号候选人是天体物理起源。我们发现，在目前的仪器灵敏度水平，一个先进的LIGO探测器观察到的响亮的信号候选人可以分配$P(S)\gtrsim0.4$。在未来，Advanced LIGO可能能够观察到置信度超过$P(S)\sim90\%$的单探测器事件。
2017-07-28 astro-ph.IM gr-qc
Constraining the stochastic gravitational wave from string cosmology with current and future high frequency detectors
弦宇宙学中的前大爆炸模型预言了早期宇宙中引力波辐射的残余背景。该背景的频谱显示能量密度随频率快速上升，这是高频（即，千赫兹）检测器。本文讨论了当前和未来的引力波探测器（GWD）网络的多种配置对弦宇宙学中预测的随机背景的约束能力。约束功率由重叠减少函数和多个探测器的灵敏度曲线共同确定。进一步阐述了未来中国探测器和千赫兹探测器对探测器网络在弦宇宙学随机背景下的约束能力的可能贡献。我们的结果表明，加入中国探测器后，GWD网络对弦宇宙学引力波背景的探测能力将得到显著提高。这是因为中国探测器（例如位于武汉）与KAGRA一起具有比激光干涉仪引力波天文台探测器对更好的重叠减少功能，因此导致对随机背景探测的更严格限制。在理想的重叠减少函数下，即共定位检测器，千赫灵敏度曲线比以往的检测器具有更好的性能，用于随机背景检测。最后，将所得结果与大爆炸核合成界的观测约束所给出的限制进行了比较。
2019-11-25 astro-ph.CO astro-ph.IM
Low Latency transient search of Gravitational Waves for the Advanced Detectors
第一次探测的可靠性是引力波界最感兴趣的挑战之一。为了增加探测的可信度，LIGO和Virgo合作已经开始在引力波探测器和其他天文仪器（如电磁或中微子探测器）之间进行同步观测。这可以从两个方向进行：搜寻电磁信息触发的引力波，或者将电磁望远镜指向引力波分析实时给出的天空位置。后一种情况的成功在很大程度上取决于引力波管道的分析速度，以分析数据并提取具有尽可能多信息的任何引力波候选。在本文中，我们讨论的情况下，相干Waveburst管道，在过去的科学LIGO-Virgo分析搜索的引力波瞬变的主要管道，报告的能力，使一个全天和所有时间的分析和分析速度性能。
2015-12-01 astro-ph.IM gr-qc
A New Class of Optical Beams for Large Baseline Interferometric Gravitational Wave Detectors
折叠谐振法布里-珀罗腔具有显著降低涂层热噪声对千米级引力波探测器性能影响的潜力。当仅使用球面镜表面构造时，可以利用极其鲁棒的$TEM_{00}$模式光学模式。在本文中，我们研究了潜在的热噪声的改善，可以实现第三代引力波探测器使用现实的限制。比较先前提出的波束配置，例如高阶拉盖尔-高斯模式，我们发现可以实现类似或更好的热噪声改善因子，同时避免与那些波束相关联的简并问题。
2013-09-02 astro-ph.IM gr-qc
Gravitational wave detectors from an experimental perspective
Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur（蔚蓝海岸大学，蔚蓝海岸天文台）；Laboratoire ARTEMIS, CNRS（ARTEMIS实验室，法国国家科学研究中心）
本文从实验角度介绍了引力波探测器的基本原理，分析了噪声源及其对探测器灵敏度的影响，并通过Virgo探测器的计算展示了灵敏度曲线的估计。
2026-01-28 astro-ph.IM gr-qc physics.optics
Bose-Einstein Condensates as Gravitational Wave Detectors
我们研究了玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）作为引力波探测器的特性，并通过优化凝聚体的性质和测量时间来研究其灵敏度。我们发现，检测千赫引力波是有限的，目前的实验技术在压缩BEC声子。挤压BEC态的技术的未来改进可以使它们成为天体物理和/或宇宙学起源的引力波的有竞争力的探测器。
2019-03-04 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Newtorites in bar detectors of gravitational wave
1984年，伯纳德、德·鲁尤拉和劳特鲁普研究了在引力棒探测器中探测只有引力相互作用的粒子（牛顿体）。暗物质搜索的负面结果建议我们去寻找像牛顿石这样的奇异的可能性。将介绍Nautilus棒探测器获得的极限，并讨论可能的改进。由于引力耦合非常弱，可能的极限与暗物质所需的极限相差甚远，但对于大质量来说，这是在地球上获得的最佳极限。将给出宏观粒子限值的更新。
2015-11-16 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Study of Parametric Instability of gravitational wave detectors using silicon test masses
参量不稳定性是高功率激光干涉引力波探测器的固有风险，其中光学腔模与反射镜的声学模相互作用导致声学振动的指数增长。在本文中，我们研究了潜在的参数不稳定性的建议下一代引力波探测器的基础上冷却硅测试质量。结果表明，每个试验质量将有大约2个不稳定模式，最高参数增益约为76。发展合适的不稳定性抑制计划的重要性被强调。
2016-09-09 astro-ph.IM gr-qc physics.optics
In situ substrate birefringence characterization in gravitational wave detectors using a heterodyne polarimetry method
Cardiff University（卡迪夫大学）；The University of Tokyo（东京大学）；University of Birmingham（伯明翰大学）；Nikhef, National Institute for Subatomic Physics（荷兰国家亚原子物理研究所）；University of Glasgow（格拉斯哥大学）；Universit‘ a di Trento（特伦托大学）
本文提出一种异步极化法用于重力波探测器中原位表征衬底双折射，以提高探测器灵敏度。
2025-12-19 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
Realistic Filter Cavities for Advanced Gravitational Wave Detectors
全球正在进行的探测引力波的努力继续推动精确测量的极限，同时旨在为理解天体物理学和基础物理学提供新的工具。光的压缩态提供了一种经证实的提高引力波探测器灵敏度的方法，有可能将天体物理源的探测率提高一个数量级以上。由于辐射压噪声在先进探测器中起着重要的作用，因此需要依赖于频率的压缩。在本文中，我们提出了一个实用的方法来产生频率相关的压缩先进LIGO和类似的干涉引力波探测器。
2013-05-07 astro-ph.IM gr-qc physics.optics
Next-generation global gravitational-wave detector network: Impact of detector orientation on compact binary coalescence and stochastic gravitational-wave background searches
本研究探讨下一代引力波探测器网络中臂朝向对随机背景和致密双星并合搜索灵敏度的影响，提出优化方法并比较五种配置，表明全球协调建设该网络具有优势。
2025-01-22 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Quantum Enhanced Interferometer for Kilohertz Gravitational Wave Detection
未来的引力波天文学和宇宙学研究需要更高灵敏度和更大千赫窗口带宽的引力波探测器。本文介绍了一种利用光的偏振态作为信号载体的新型宽带高频激光干涉引力波探测器。除了法布里-珀罗腔臂外，我们还引入了双功率循环来进一步放大引力波信号。提出了一种新的微弱测量放大方法，用于放大探测信号，保证探测器的长期运行。该探测器配备了压缩光，在300 Hz到几kHz的窗口内显示出足够的灵敏度，使其适用于高频引力波源的研究。将该探测器加入到现有的探测网络中，可以显著提高探测双星中子星合并物理的能力。该探测器的研制为今后地面引力波探测器的研制提供了一种新的思路。
2021-07-13 astro-ph.IM gr-qc quant-ph
Detection Prospects of Core-Collapse Supernovae with Supernova-Optimized Third-Generation Gravitational-wave Detectors
我们对第三代引力波探测器进行了优化，以最大限度地扩大探测核心坍缩超新星的范围。基于对核心坍缩的三维模拟和相应的引力波波形发射，即使在第三代探测器时代，这些波形的相应探测范围也仅限于我们的银河系内。相应的事件发生率是每世纪两次。我们从波形中发现，要探测一年一次的核心坍缩超新星，引力波探测器在100 ~ 1500 Hz的频率范围内需要3 $\times10^{-27}~$ Hz $^{-1/2}$的应变灵敏度。我们还探索了技术上超出第三代探测器范围的探测器配置。我们发现，通过这些改进，CCSN引力波观测的事件率仍然很低，但提高到二十年一次。
2019-05-31 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
A Resonant Mode for Gravitational Wave Detectors based on Atom Interferometry
我们描述了一种原子干涉引力波探测器的设计，可以在谐振模式下工作，以提高灵敏度。通过振荡原子波包的位置，这种共振检测模式允许在目标频率处相干增强的窄带灵敏度。所提出的检测器是灵活的，可以快速切换之间的宽带和窄带检测模式。例如，在宽带模式下发现的二进制可以随后通过使用定制的窄带探测器响应随着螺旋的演变而进一步研究。除了像锁定放大器一样对天体物理事件起作用外，共振方法的增强灵敏度还为寻找重要的宇宙学信号提供了可能性，包括暴胀产生的随机引力波背景。我们给出了一个例子的探测器参数，这将允许探测到膨胀引力波下降到$Ω_\text{GW} \sim 10^{-14}$的两个卫星天基探测器。
2016-10-23 astro-ph.IM gr-qc hep-th
