Status of advanced ground-based laser interferometers for gravitational-wave detection
用于引力波探测的地基激光干涉仪于20年前首次建造，截至2010年，已完成了在初始设计灵敏度下收集数年科学数据的工作。初始探测器的升级以及全新探测器的建设正在进行中，并采用先进技术以提高对全球Ws的灵敏度。本会议记录概述了地基激光干涉GW探测器的常见设计特征，并为全球四个引力波探测器（Advanced LIGO、Advanced Virgo、GEO600和KAGRA）的状态更新建立了背景。
2014-11-22 astro-ph.IM physics.ins-det
Laser frequency stabilization using a transfer interferometer
我们提出了一种激光稳频系统，它使用一个转移干涉仪，以稳定从激光器的参考激光器。我们的实施方案使用现成的光学元件以及基于微处理器的数字反馈，并提供了一种简单、灵活和强大的方法，将多个激光频率稳定在1 MHz以上。
2018-02-22 physics.atom-ph physics.ins-det
Long-term laser frequency stabilization using fiber interferometers
我们报告长期激光频率稳定，只使用目标激光器和一对5米光纤干涉仪，一个作为频率参考，第二个作为一个敏感的温度计，以稳定的频率参考。当用于稳定795 nm的分布反馈激光器时，在1000 s处的频率Allan偏差从5.6*10^{-8}下降到6.9*10^{-10}。其性能等同于在温度控制中采用第二原子稳定激光器的偏移锁定。
2015-07-03 physics.ins-det physics.optics
Quasi-monolithic heterodyne laser interferometer for inertial sensing
我们提出了一种紧凑的外差激光干涉仪开发的高灵敏度位移传感应用。这种干涉仪由定制的棱镜和波片组装成一个准单片单元，以实现小型化系统。干涉仪设计采用共模抑制方案，对常见环境噪声提供高抑制比。真空中的实验测试表明，位移灵敏度水平为11 pm/rtHz在100 mHz，和低至0.6 pm/rtHz以上的1 Hz。该原型装置的尺寸为20 mm X 20 mm X 10 mm，重4.5克，可随后集成到紧凑型系统中。
2022-09-08 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Scale Factor Determination for the GRACE-Follow On Laser Ranging Interferometer including Thermal Coupling
GRACE后续卫星携带第一个航天器间激光测距干涉仪（LRI）。经过四年多的在轨运行，LRI的灵敏度超过了传统的微波仪器（MWI）。然而，在当前的数据处理方案中，LRI产品仍然需要MWI数据来确定未知的绝对激光频率，这代表了将原始相位测量值转换为以米为单位的物理位移的标尺。在本文中，我们推导出精确地执行从相位测量到范围的转换的公式，占一个不断变化的载波频率。此外，由于知识的不确定性的载波频率以及未校正的时间偏差的主导误差推导。在第二部分中，我们解决的依赖性的LRI上的MWI在目前采用的交叉校准计划，并提出了三种不同的模型的LRI激光频率，其中两个在很大程度上是独立的MWI。此外，我们分析了热变化的比例因子估计和LRI-MWI残差的贡献。一个线性模型称为热耦合（TC）的推导，显着减少LRI和MWI之间的差异的水平，MWI观测限制比较。
2022-11-21 astro-ph.IM physics.ins-det
Laser-Frequency Stabilization via a Quasimonolithic Mach-Zehnder Interferometer with Arms of Unequal Length and Balanced dc Readout
低频高精度激光干涉测量易受臂长差引起的激光-频率-噪声耦合的影响，通常通过将频率锁定到稳定的参考系来缓解。这种方法对于在0.1 mHz至1 Hz范围内实现皮米级灵敏度至关重要，其中激光频率噪声通常很高，并通过干涉仪中的臂长失配耦合到测量阶段。在这里，我们描述了通过频率稳定的外腔二极管激光器的准单片不等臂长马赫-曾德尔干涉仪读出通过平衡检测在中间条纹的结果。我们发现这种稳定方案是一个优雅的解决方案，结合了最少数量的光学元件，没有额外的激光调制和相对较低的频率噪声水平。马赫-曾德尔干涉仪的设计和建造，以尽量减少热耦合的影响，并减少不需要的杂散光使用光学仿真工具ifocad。我们实现了低于100 Hz/ $\sqrt{\textrm{Hz}}$在1 Hz的频率噪声水平，并能够证明300 Hz/ $\sqrt{\textrm{Hz}}$的LISA频率预稳定的要求下降到100兆赫的频率，通过拍稳定的激光与碘锁定的参考。
2017-02-27 physics.ins-det
Enhanced effects of variation of the fundamental constants in laser interferometers and application to dark matter detection
我们概述了新的激光干涉仪测量，以寻找电磁精细结构常数$α$和粒子质量（包括非零光子质量）的变化。我们提出了一个锶光晶格时钟-硅单晶腔干涉仪作为一种新的小规模的平台，这些新的测量。光束在干涉仪中的多次通过增强了由于基本常数的平均通过次数的变化而引起的效应（$N_{\textrm{eff}} \sim 10^2$用于大型引力波探测器，如LIGO、Virgo、GEO 600或TAMA 300，而$N_{\textrm{eff}} \sim 10^5$用于锶钟-硅腔干涉仪）。我们提出的激光干涉仪测量可以实现作为一个非常精确的工具，在标量暗物质，形成一个振荡的经典场或拓扑缺陷的直接检测。
2016-06-25 hep-ph physics.atom-ph physics.ins-det
Sensitivity improvement of a laser interferometer limited by inelastic back-scattering, employing dual readout
杂散光的非弹性后向散射是高灵敏度干涉测量中的一个长期存在的基本问题，也是先进引力波探测器的潜在限制。新兴的寄生干扰无法通过常规的单次读出与科学信号区分开。在这项工作中，我们提出了非弹性后向散射信号的减法采用双零差检测的输出光，并证明了它的台式迈克耳孙干涉仪。额外的读出仅包含寄生信号，并用于模拟散射源。散射信号的减法降低了噪声谱密度，从而提高了测量灵敏度。我们的计划是定性的不同，从以前证明否决散射信号，并打开了一个新的路径，以提高未来的引力波探测器和其他反向散射有限的设备的灵敏度。
2015-10-14 astro-ph.IM gr-qc physics.data-an
Signatures of Correlation of Spacetime Fluctuations in Laser Interferometers
University of Warwick（华威大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）
本文研究了激光干涉仪中时空波动相关性的特征，通过分析不同干涉仪几何结构和信号特性，为识别和检测时空波动提供了方法和实验依据。
2025-05-28 gr-qc physics.ins-det physics.optics
Single-Element Dual-Interferometer for Precision Inertial Sensing: Sub-picometer Structural Stability and Performance as a Reference for Laser Frequency Stabilization
本文提出一种基于单片五棱镜的紧凑型马赫-曾德尔干涉仪，通过平衡探测与反馈实现优于6×10⁻¹³的激光频率稳定度和亚皮米级光程稳定性，可用于精密惯性传感和激光频率稳定参考。
2023-12-01 physics.ins-det physics.optics
Heterodyne fiber interferometer for frequency-noise reduction and rapid wide-band tunability of a conventional laser source
自外差光纤干涉仪已经被证明能够将激光器稳定到超窄线宽，并为高精细腔的频率稳定提供了一个很好的替代方案。除了抑制频率噪声，这些器件是高度可调谐的，并且可以被操纵以在激光器的整个范围内产生高速频率扫描。我们提出了一种分析方法来选择延迟线的长度为最佳的噪声抑制和最高的环路频率扫描速率。使用这个模型，我们已经实现了一个基于光纤的有源迈克耳孙干涉仪作为一个传统的二极管激光器的频率放大器，并证明了700赫兹的线宽超过毫秒的时间尺度。我们还演示了1 THz/s的频率扫描速率，并独立测量线性扫描频率的最大偏差为100 kHz，主要受装置中的声共振限制。
2019-09-06 physics.ins-det physics.optics
A phase-sensitive optomechanical amplifier for quantum noise reduction in laser interferometers
未来的引力波干涉仪的灵敏度预计将受到量子真空波动的限制，这可以通过量子非破坏方法（如压缩真空注入）来降低。然而，在读出链中的光损耗严重限制了这种方案的有效性。我们提出了一种光学机械装置安装在检测器的输出，减轻读出损失的影响，从而使检测器tobearly利用量子噪声规避计划。
2020-06-04 physics.ins-det quant-ph
A laser interferometer accelerometer for vibration sensitive cryogenic experiments
监测运动起源于超低温冷却系统，如低温制冷机是重要的振动敏感的低温实验，如KAGRA。由于没有商用的低温加速度计，我们开发了一种紧凑的自校准加速度计与迈克耳孙干涉仪读出低温使用。校准因子的变化和温度下降引起的干涉仪输出下降是解决的主要问题。在300 K下，在1 Hz下获得了$3.38\times10^{-11}$ m/ $\sqrt{\mathrm{Hz}}$的灵敏度。加速度计在KAGRA低温恒温器内进行了测试;在0.1-100 Hz波段下稳定运行至12 K，能见度仅下降1%。我们的加速度计可用于低振动低温环境中的多种应用。
2022-03-20 physics.ins-det
Atom Interferometry with Top-Hat Laser Beams
激光束强度和相位的均匀性是高性能原子干涉仪的关键。激光强度分布的不均匀性导致在微开尔文温度下用原子源操作的干涉仪中的对比度降低和系统效应，以及使用大动量传递分束器的干涉仪中的有害衍射相移。我们报告了在长时间的冷原子干涉仪中实现所谓的礼帽激光束，以克服使用高斯激光束时遇到的激光强度不均匀的问题。我们描述了礼帽光束的强度和相对相位分布，并证明了它在高斯光束的原子光学效率的增益，与数值模拟一致。我们讨论了应用礼帽光束来提高不同结构的原子干涉仪的性能。
2018-11-08 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
Investigation and mitigation of noise contributions in a compact heterodyne interferometer
本文提出了一种噪声估计和相减算法，它能使外差式激光干涉仪的灵敏度提高一个数量级。外差干涉仪是专门设计用于亚赫兹惯性传感应用中的测试质量的动态测量。在将我们的噪声消减算法应用于台式原型干涉仪之后，在100 mHz处实现了3.31E-11 m/rtHz的本底噪声，当在3E-5 Torr的水平下在真空中测试时，在100 mHz处示出了2.76E-10 m/rtHz的噪声水平。在此基础上，研究了外差激光干涉仪中非线性光程噪声、激光频率噪声和温度波动的噪声估计和消减技术。对于每个噪声源，我们确定其贡献，并通过线性拟合或频谱分析算法将其从测量中移除。本文提出的噪声校正算法可普遍应用于外差式激光干涉仪。
2022-09-09 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Fiber-based two-wavelength heterodyne laser interferometer
位移测量干涉术是计量应用中的重要组成部分。在本文中，我们提出了一种基于光纤的双波长外差干涉仪作为一个紧凑的和高灵敏度的位移传感器，可用于惯性传感应用。在所提出的设计中，两个单独的外差干涉仪构造使用两个不同的波长，1064 nm和1055 nm;其中一个测量目标位移和其他监控光纤系统中的共模噪声。一个窄带宽的光谱滤波器将两个干涉仪的光束路径分开，这两个干涉仪是非常常见的，并且对环境噪声提供了高的抑制比。初步测试表明，当在封闭腔室中测试时，1Hz下的灵敏度下限为7.5pm/rtHz。我们还研究了由于不完美的光谱分离的位移测量的周期性误差的影响，并提出了算法来减轻这些影响。
2022-09-07 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Imaging of PbWO4 Crystals for G Experiment Test Masses Using a Laser Interferometer
这是非常可取的牛顿引力常量$G$的未来测量使用测试/源质量，允许无损，定量的内部密度梯度测量。高密度光学透明材料理想地适合于此目的，因为它们的密度梯度可以用激光干涉测量法测量，并且它们允许用于$G$设备中经常需要的临界距离测量的原位光学计量方法。我们提出了一个上限可能的内部密度梯度钨酸铅（PbWO $_4$）晶体使用激光干涉仪确定。我们在两个${1 \over ρ}{dρ\over dx}<2.1 \times 10^{-8}$ cm $^{-1}$的PbWO $_4$测试晶体中设置了分数原子密度梯度的上限。该值比$G$测量所需的值小两个数量级以上。他们也是一致的，但更敏感的比最近报道的测量相同的样品，使用中子干涉。这些结果表明PbWO $_4$晶体非常适合用作$G$实验中的测试质量。今后可对各种可能的测试质量进行非破坏性的内部密度梯度测量，这些内部密度梯度用于$G$的测量。
2022-04-26 gr-qc nucl-ex physics.ins-det
Experimental Demonstration of an On-Axis Laser Ranging Interferometer for Future Gravity Missions
Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Center for Space Sciences and Technology, University of Maryland, Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校太空科学与技术中心）；Gravitational Astrophysics Lab, NASA/GSFC（NASA/戈达德太空飞行中心引力天体物理实验室）；Center for Research and Exploration in Space Science and Technology, NASA/GSFC（NASA/戈达德太空飞行中心空间科学与技术研究探索中心）；Wyant College of Optical Sciences, University of Arizona（亚利桑那大学怀安特光学学院）
本研究实验性演示了一种新型轴向激光测距干涉仪，通过单轴传输与接收激光束实现纳米级空间器测距，为未来重力任务提供了潜在技术方案。
2026-03-04 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
$2\cdot 10^{-13}$ fractional laser frequency stability with a 7-cm unequal-arm Mach-Zehnder interferometer
本文提出一种基于7厘米不等臂马赫-曾德尔干涉仪的紧凑激光频率稳定方法，结合直流伺服，在0.1至100秒平均时间内实现低于$4\times10^{-13}$的分数频率不稳定度，并具备宽工作范围与易集成性，适用于未来重力任务。
2023-08-29 physics.ins-det physics.optics
An underground fiber cable discrimination method based on laser interferometer
针对现有地下光缆识别方法效率低或损伤光缆、长距离下DAS方法因频率嫁接效应产生虚假响应的问题，提出基于激光干涉仪的识别方法，经40公里城域光缆验证可对敲击产生真实明显响应，适用于实际应用。
2023-08-26 physics.ins-det
Laser based optical interferometer manometer design for primary pressure standard in India
针对帕斯卡单位复现需求，本文开展了基于激光的光学干涉仪压力计相关研究，完成光学腔理论计算、激光参数分析及双腔与全光纤装置设计，服务于印度下一代初级压力标准建设。
2023-06-17 physics.app-ph physics.ins-det
Control System Design for the LIGO Pre-stabilized Laser
为了满足激光干涉仪引力波天文台（LIGO）的应变灵敏度要求[1]，[2]，在干涉仪的预稳定部分[3]中，激光频率和振幅噪声必须首先降低1000倍。控制系统的实施，以提供激光噪声抑制，数据采集接口，诊断和操作员控制输入。本文介绍了LIGO预稳激光器（PSL）中采用的基于VME的模拟和数字控制。
2001-11-20 physics.ins-det
A fibered laser system for the MIGA large scale atom interferometer
我们描述了一个紧凑的，自主的光纤激光器系统，产生激光冷却，捕获，操纵和检测$^{87}$ Rb原子-一个典型的原子物种新兴的量子技术所需的光学频率的实现和表征。该设备是Muquans公司定制的激光系统，旨在用于法国Souterrain à Bas Bruit（LSBB）具有挑战性的操作环境，其中正在地下建造一个新的大型原子干涉仪-MIGA天线。移动工作台包括四个频率捷变的C波段电信二极管激光器，这些激光器在通过高功率光纤放大器后倍频至780 nm。第一激光器通过锁定放大在饱和吸收信号上频率稳定，该饱和吸收信号通过光学锁相环用作其他三个激光器的光学频率参考。功率和偏振稳定性通过一系列定制的、灵活的微光分光器/合光器来保持，这些分光器/合光器包含偏振光学器件、声光调制器和快门。在这里，我们将展示激光系统的设计，展示其可靠性、稳定性、遥控和灵活性，同时保持实验室设备的质量。我们通过测量功率、偏振和频率稳定性来表征激光系统。最后，我们使用冷原子源MIGA项目的演示，并表明，该激光系统满足实现天线的所有要求。
2019-11-27 physics.atom-ph physics.ins-det
Accurate trajectory alignment in cold-atom interferometers with separated laser beams
冷原子干涉仪通常面临系统效应，该系统效应源自原子波包的轨迹与驱动干涉仪的激光束的波前之间的耦合。对于这种惯性传感器的精度和稳定性有害的是，这些系统在基于空间分离的激光束的架构中特别增强。本文分析了喷泉结构四光脉冲冷原子陀螺中两束激光的相对准直与原子波包运动轨迹的耦合效应。本文提出了一种在$0.2 \ μ$ rad能级上准直两束激光，并确定原子波包最佳平均速度的方法，其精度为$0.2\ \textrm{mm}\cdot\textrm{s}^{-1}$。这种微调将相关的陀螺仪偏置约束到$1\times 10^{-10}~\textrm{rad}\cdot\textrm{s}^{-1}$的水平。此外，我们揭示了这种耦合使用点源干涉测量技术通过分析单次拍摄的飞行时间的荧光痕迹，这使我们能够测量大的角度偏差之间的询问光束。我们在这里提出的对齐方法可以在其他传感器配置，特别是有关新兴的引力波探测器的概念的基础上冷原子干涉。
2020-03-12 physics.atom-ph physics.ins-det quant-ph
The 7-channel FIR HCN Interferometer on J-TEXT Tokamak
建立了一台七通道远红外氰化氢（HCN）激光干涉仪，为J-TEXT实验提供线积分等离子体密度。采用腔长为3.4 m的连续波辉光放电HCN激光器作为光源，波长为337 μm，输出功率达100 mW。该系统被配置为Mach-Zehnder型干涉仪。相位调制是通过一个旋转的光栅，与10 kHz的调制频率对应的时间分辨率为0.1毫秒。拍频信号由TGS检测器检测。用相位灵敏度为0.06条纹的比较器测量了等离子体引起的相移。详细介绍了J-TEXT干涉仪测量的实验结果。此外，还给出了用常规方法反演的电子密度分布。二甲基硅油的运动粘度和振动控制是影响系统性能的关键因素。研究了不同运动粘度硅油对激光功率稳定性的影响。试验结果表明，减振效果有明显改善。
2011-12-28 nucl-ex physics.ins-det
Modulation-free Laser Stabilization Technique Using Integrated Cavity-Coupled Mach-Zehnder Interferometer
提出一种以集成腔耦合MZI作为光频噪声鉴别器的无调制激光稳频技术，在保持PDH灵敏度的同时降低功耗、简化架构并便于集成，实验将激光积分线宽由6.1 MHz压至695 KHz。
2023-06-14 physics.ins-det physics.optics
