首页/论文/2108.01167

arXiv 2108.011672021-08astro-ph.IMgr-qc

LISA灵敏度和信噪比计算

LISA Sensitivity and SNR Calculations

Stanislav Babak, Martin Hewitson, Antoine Petiteau

备注：: 41 pages, 20 figures, Technical Noite of the LISA Consortium. Applicable document for ESA: reference for the LISA Science Requirement Document

阅读 PDF ↗

arXiv 页面 ↗HTML 原文 ↗

摘要英文摘要相关论文

AI总结：

本技术说明详细介绍了LISA任务中噪声功率谱密度、灵敏度曲线及信噪比的计算方法，为欧空局提供参考，并作为LISA科学需求文件的依据。

摘要：

本技术说明（LISA参考文件LISA-LCST-SGS-TN-001 v1.1）描述了LISA（激光干涉仪天线）的噪声功率谱密度、灵敏度曲线和信噪比的计算方法。该文件适用于欧空局（ESA），并作为LISA科学需求文件的参考。

英文摘要：

This Technical Note (LISA reference LISA-LCST-SGS-TN-001 v1.1) describes the computation of the noise power spectral density, the sensitivity curve and the signal-to-noise ratio for LISA (Laser Interferometer Antenna). It is an applicable document for ESA (European Space Agency) and the reference for the LISA Science Requirement Document.

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

具有相位相干性与外参边缘化的多波段参数估计：从LISA数据中的低SNR CBC信号提取更多信息

Multiband parameter estimation with phase coherence and extrinsic marginalization: Extracting more information from low-SNR CBC signals in LISA data

提出直接计算联合似然并对外参作重要性采样边缘化的相干多波段贝叶斯方法，使LISA在SNR约3时仍可稳健参与恒星级与中等质量双黑洞分析，并首次实现族群尺度高效参数估计。

2025-07-23astro-ph.IMgr-qc

激光干涉空间天线（LISA）的信噪比等高线

Signal-to-Noise Ratio Contours for LISA

Institute for Theoretical Physics, University of Münster（明斯特大学理论物理研究所）；Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo（东京大学 Kavli宇宙起源与演化研究前沿中心（UTIAS））；Department of Physics and Astronomy, UT Rio Grande Valley（里奥格兰德河谷大学物理与天文学系）

研究LISA对随机引力波背景信号灵敏度问题，首次推导任意信号强度下LISA自相关测量最优信噪比表达式，得出相关数值结论并通过灵敏度曲线说明，为评估LISA数据信噪比提供新依据。

2026-07-10astro-ph.IMgr-qchep-ph

用LISA和gLISA相干观测引力辐射

Coherent observations of gravitational radiation with LISA and gLISA

地球同步激光干涉仪空间天线（gLISA）是一项天基引力波（GW）任务，过去五年来，斯坦福大学喷气推进实验室、国家空间研究所（I.N.P.E.，巴西）和航天系统劳拉。如果与LISA任务同时飞行，这两个阵列将提供联合灵敏度，从而在mHz波段的相应部分中实现两个任务的最佳性能。这种同时操作将产生一个最佳组合的灵敏度曲线，从几兆赫到1赫兹都是“白色”的，使这两个天线能够以高信噪比（SNR）探测质量在太阳质量（1000万到1亿）范围内的合并黑洞双星（BHB）。它们联合跟踪的能力，增强信噪比，类似于2015年9月14日高级激光干涉仪引力波天文台（aLIGO）观测到的信号（GW 150914事件），将导致更多可观测的小质量双星黑洞和提高这些来源的参数精度。LISA、gLISA和aLIGO一起将以良好的灵敏度覆盖从十分之一mHz到kHz频带的频带。

2016-08-16astro-ph.IMgr-qc

具有新的LISA设计的银河双星科学

Galactic binary science with the new LISA design

在LISA探路者飞行任务取得巨大成功的基础上，在苏黎世举行的$11^{\rm th}$国际LISA专题讨论会上提出了新的LISA飞行任务设计纲要。修改后的设计要求三个相同的航天器形成一个等边三角形，边长为250万公里，每边有两个激光链路，提供全偏振灵敏度。由于减少干扰系统的Pathfinder性能已得到证实，而且激光计量学的设计经过充分研究，预计新飞行任务的灵敏度将非常接近LISA的原始设计。这意味着0.5 mHz到3 mHz之间的中频性能将受到银河系中致密双星的未分辨信号的限制。在这里，我们使用新的LISA设计来计算银河系混淆噪声，可分辨的星系双星的数量，以及这些系统的关键参数可以测量的精度的更新估计。

2017-10-05astro-ph.IMgr-qc

动态LISA和太极灵敏度曲线的构建

Construction of Sensitivity Curves for Dynamic LISA and Taiji

School of Astronomy and Space Science, University of Chinese Academy of Sciences (UCAS)（中国科学院大学天文与空间科学学院）；School of Fundamental Physics and Mathematical Sciences, Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（中国科学院大学杭州高等研究院基础物理与数学学院）；International Centre for Theoretical Physics Asia-Pacific, UCAS（中国科学院大学亚太理论物理中心）

本文基于日心轨道模型和不等臂干涉仪配置，构建了动态LISA和太极的指向相关灵敏度曲线，发现低频灵敏度变化约20%，导致可探测源数量方向依赖变化约70%。

2026-06-29astro-ph.COastro-ph.IMgr-qc

消除由LISA的加速度噪声引起的漂移趋势

Removing the trend of drift induced from acceleration noise for LISA

在本文中，我们展示了一种方法来消除随机加速度在频域中的LISA验证质量引起的漂移的功率。在进行任何进一步分析之前，必须从LISA时间序列数据中清除漂移。清洗通常在时域中通过使用二次函数来拟合时间序列数据，然后从数据中去除拟合部分来执行。对残差进行傅里叶变换，再与LISA传递函数卷积，得到LISA灵敏度曲线。然而，宇宙引力波背景由于其随机性而不能用这种方法恢复。在这里，我们提供了一个新的表示的功率谱给出的离散傅立叶变换，这是应用于找到的漂移功率的功能，在频域中的清洁。我们还给出了用于在频域中分析数据的概率分布。我们结合几种技术，包括马尔可夫链蒙特卡罗方法，模拟退火，和Gelman & Rubin的方法，与贝叶斯定理建立的算法。该算法被用来分析24个模拟的LISA仪器噪声。我们证明，通过这种方法可以恢复LISA的灵敏度。它可以帮助我们建立一些必须在频域完成的LISA数据分析任务的算法。如果其他星载干涉仪的证明质量上的电荷不能完全抵消，则该方法可以应用于其他星载干涉仪。

2012-02-14astro-ph.IMgr-qc

更多相关论文收起更多论文

LISA测试质量充电。粒子通量建模、蒙特卡洛模拟及对天文台灵敏度的诱发影响

LISA test-mass charging. Particle flux modeling, Monte Carlo simulations and induced effects on the sensitivity of the observatory

本文提出综合工具包计算LISA任务中测试质量充电时间序列及诱发力，分析宇宙射线和太阳高能粒子对引力波探测灵敏度的影响。

2024-11-27astro-ph.IM

时变银河系随机背景中的LISA引力波源

LISA Gravitational Wave Sources in A Time-Varying Galactic Stochastic Background

激光干涉仪空间天线（LISA）数据分析的一个独特挑战是，仪器噪声和天体物理源的噪声背景将在一年内和整个任务期间发生重大变化。噪声水平的变化将在时间尺度上与大多数信号在检测器的敏感带中花费的时间相当或更短。银河系随机GW背景的振幅的变化，从银河双星的天线图案相对于银河系中心旋转是一个特别重要的组成部分的噪声变化。因此，LISA对不同来源类别的敏感度将随着天空位置和时间的变化而变化。这种变化将影响整体信噪比和EM观察员搜索多信使对应物的警报效率。

2022-06-29astro-ph.IMgr-qc

LISA技术和仪器

LISA technology and instrumentation

本文综述了ESA/NASA联合引力波探测器LISA的技术和仪器现状。它简要介绍了测量原理和飞行任务结构，包括由此产生的灵敏度，然后重点介绍了主要的有效载荷项目，如干涉测量系统，包括带有光具座和望远镜的光学系统、激光系统和相位测量系统;以及具有惯性敏感器的扰动减小系统、充电控制系统和微推进系统。本文涉及到需要满足的不同子系统的要求，以获得整体灵敏度。

2009-06-16astro-ph.IM

太极星系双星的混淆噪声

Confusion noise from Galactic binaries for Taiji

银河系中数以千万计的致密双星发出的引力波（GW）进入了空基探测的毫赫兹波段。其中大多数不能单独分辨，导致激光干涉空间天线（LISA）的前景混淆噪声。太极任务的概念与LISA的类似，灵敏度略高，这意味着银河GW信号也会影响太极的探测。在这里，我们产生的GW信号从2980万银河双星太极和减去“可分辨”的来源。对6个月、1年、2年和4年观测时间的混淆噪声进行了估计和拟合。我们发现，在频率为$\leq 0.8$ mHz和2~mHz附近，太极的全灵敏度曲线略低于LISA。在4年的使用寿命中，超过29，000个源可以使用太极进行解析。与LISA相比，太极能减去$\sim 20 \%$更多的源，它们在银河系中的分布与LISA可分辨源的分布一致。在2 mHz左右的频率或啁啾质量范围从$0.2 M_\odot$到$0.4 M_\odot$，更多的源变得可分辨太极。

2023-03-04astro-ph.IMgr-qc

新的LISA、TAIJI和其他类似于LISA任务的时间延迟干涉测量的数值模拟

Numerical simulation of time delay interferometry for new LISA, TAIJI and other LISA-like missions

LISA Pathfinder在证明LISA无阻力要求方面的成功为利用空间飞行任务探测低频和中频全球引力波铺平了道路。新的LISA GW任务建议使用2.5 Gm（1 Gm = 106 km）的臂长。TAIJI GW任务建议使用3 Gm的臂长。为了获得所需的灵敏度，激光频率噪声必须被抑制到低于次级噪声，如光路噪声，加速度噪声等。在以前的论文中，我们已经进行了数值模拟的时间延迟干涉（TDI）的原始LISA，ASTROD-GW和eLISA，以及一个LISA类飞行任务，标称臂长为2 Gm，使用CGC2.7/CGC2.7.1星历框架。在本文中，我们遵循相同的程序来模拟新的LISA任务和太极任务的时间延迟干涉术的数值与LISA的臂长1，2，4，5和6 Gm的任务。计算得到的第二代TDI的光程差为新的LISA，TAIKI，和LISA类任务或臂长1，2，4，5和6 Gm远低于其各自的限制，激光频率噪声需要被抑制。然而，对于第一代X、Y和Z TDI配置，原始要求需要放宽3至30倍才能满足。对于新的LISA和TAIJI，大约一个数量级的弛豫将是好的，并推荐;鉴于激光稳定性的最新进展，这可以根据激光稳定性要求来承担。与X、Y和Z相比，X+Y+Z配置确实具有良好的路径长度差消除，并且可以用作空字符串检测检查。我们编译和比较各种TDI配置的差异，由于不同的臂长的各种LISA样的任务建议和ASTROD-GW任…

2017-12-10astro-ph.IMgr-qc

纠缠光路干涉仪比LISA更简单、更快

Entangled-path interferometer simpler, faster than LISA

即使在单个通道中没有达到海森堡极限，纠缠光也可以提供分辨率灵敏度的开创性改进。在本文中，基于背面的信封类型的计算，我展示了一种替代路径天基长臂干涉仪。它相对于LISA的优点是，它不需要具有许多有源组件的复杂卫星来实现类似的分辨率。

2018-07-05astro-ph.IMquant-ph

季节性对爱因斯坦望远镜灵敏度及引力波信号SNR的影响：萨尔蒂尼亚候选址

The impact of seasonality over the sensitivity of Einstein Telescope and the SNR of CBC signals at the Sardinia candidate site

Scuola Normale Superiore（高等师范学院）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare（意大利国家核物理研究所）；Università di Milano Bicocca（米兰比可卡大学）；Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia（意大利国家地球物理与火山学研究所）；Universitá Federico II Napoli（那不勒斯费德里科二世大学）

本文研究了季节性地震噪声对萨尔蒂尼亚候选址爱因斯坦望远镜低频性能的影响，探讨了其对致密二体合并观测的启示。通过2022至2025年间深井收集的地震数据，分析了月度噪声变化，确定了代表性的最佳和最差情况，对应7月和12月。利用测量的地震谱估计2-10Hz频段的牛顿噪声贡献，并推导出修改后的ET灵敏度曲线。这些曲线被用于模拟框架中，评估其对二元中子星和中等质量黑洞信号信噪比（SNR）的影响。结果表明，萨尔蒂尼亚站点的低地震噪声导致探测器灵敏度仅有轻微的季节性变化。对应的SNR影响仅限于几个百分点，即使不考虑牛顿噪声缓解措施。这些结果表明，季节性环境波动对早期启发的致密二体探测性影响较小，证实了萨尔蒂尼亚站点实现ET低频灵敏度目标的适宜性。

2026-09-09astro-ph.IMgr-qc

来自太阳风的天基干涉引力波观测台的灵敏度极限

Sensitivity limits of space-based interferometric gravitational wave observatories from the solar wind

天基干涉引力波仪器，如欧空局/美国航天局的激光干涉仪空间天线（LISA），通过测量相距甚远的航天器之间的光传播时间的变化来观测引力波。这些仪器的一个潜在噪声源是与太阳风的相互作用，特别是行星际等离子体中的自由电子。沿着激光链路的自由电子的积分柱密度的变化将导致飞行时间延迟，其直接与由引力波产生的信号竞争。在本文中，我们提出了一个简化的模型，太阳等离子体相关的这个问题，锚的关键参数，我们的模型使用的数据从美国宇航局\emph{Wind} /SWE仪器，并获得估计的影响，在LISA测量。我们发现，在正常的太阳条件下，从自由电子效应的引力波灵敏度限制小于其他噪声源，预计限制LISA的灵敏度。

2021-07-07astro-ph.IMphysics.space-ph

LISA技术包干涉仪中试验质量角噪声的扣除

Subtraction of test mass angular noise in the LISA Technology Package interferometer

我们提出了最近的灵敏度测量的LISA技术包干涉仪与关节镜作为测试质量，由压电换能器驱动。已经证明了所需的纵向位移分辨率为9 pm/sqrt[Hz]，高于3 mHz，角噪声对应于在轨操作中的预期。通过将角度干涉测量数据流拟合到纵向位移测量值，完全减去了该测试质量抖动对灵敏位移读数的过量噪声贡献。因此，这种交叉耦合不构成对LISA技术封装干涉测量所需性能的限制。

2012-03-20astro-ph.IMgr-qcphysics.ins-det

空间引力波天文学中LISA与原子干涉测量的比较

Comparison of LISA and Atom Interferometry for Gravitational Wave Astronomy in Space

Dimopoulos等人在2008年提出的原子干涉仪引力波任务之一被称为AGIS-Sat。2.它具有由原子状态检测散粒噪声水平设置的建议的引力波灵敏度，其开始于1 mHz，在1至约20 mHz范围内与LISA灵敏度相当，并且在20至500 mHz范围内具有更好的灵敏度。两个航天器之间的距离为1，000公里，原子干涉仪长200米，两端都使用了遮阳板。对各种误差源进行了细致的分析，但对激光波前像差和原子云中原子温度的时间稳定性要求没有进行研究。考虑到这些因素后，满足所述灵敏度水平的激光波前像差稳定性要求约为1 \times × 10 - 8波长，比LISA严格得多。此外，原子云之间的温度波动必须小于1 pK。最近有人建议在地球轨道上执行一项称为AGIS-LEO的原子干涉仪GW任务，卫星间隔为30公里。本文简要讨论了用高精细度模式擦洗光学腔来减小波前像差噪声的问题，但没有给出对高精细度模式擦洗光学腔的要求。不幸的是，这种绕地球轨道飞行任务的设计似乎比非地心飞行任务困难得多，而且似乎没有什么吸引人的科学目标。

2011-06-14astro-ph.GAastro-ph.IMphysics.ins-det

LISA干涉仪信号振幅的数学推导与验证：在超稳定干涉仪测试台上

Mathematical derivation and verification of the amplitude of LISA's interferometric signals on an ultra-stable interferometer testbed

Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（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）；University of Granada（格拉纳达大学）

本文基于LISA干涉仪的高灵敏度需求，推导了超稳定干涉仪测试台中干涉信号振幅的数学模型，并通过实验验证了波前曲率不匹配对相位噪声的影响。

2026-07-01astro-ph.IM

利用随时间变化的仪器噪声进行LISA随机引力波背景分析

Leveraging Time-Dependent Instrumental Noise for LISA SGWB Analysis

本文提出利用LISA仪器噪声随时间波动的特性，通过基于模拟的推断分析短数据段，以提高对随机引力波背景的探测灵敏度。

2025-05-06astro-ph.COastro-ph.IMgr-qc

用过功率方法评估用LISA的随机引力波背景的可探测性

Assessing the detectability of a Stochastic Gravitational Wave Background with LISA, using an excess of power approach

激光干涉仪空间天线将是第一个空间引力波观测站。它计划在2030年初飞行。LISA设计预测灵敏度水平，使得能够检测随机引力波背景信号。这种随机类型的信号是来自源的签名的叠加，这些源不能单独解析，并且具有各种类型，每个类型都具有不同的频谱形状。在这项工作中，我们提出了一种快速的方法来评估一组频率箱中的平稳，高斯和各向同性随机信号的可检测性，结合来自可用数据通道的信息。我们推导出一个解析表达式的贝叶斯因子之间的仪器噪声和信号加仪器噪声模型，使我们能够计算一个给定的信号的可检测性界限，作为一个函数的频率和先验知识的仪器噪声谱。

2020-06-08astro-ph.COastro-ph.IM