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
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
Demonstration of a dual-pass differential Fabry-Perot interferometer for future interferometric space gravitational wave antennas
双通差分法布里-珀罗干涉仪（DPDFPI）是未来法布里-珀罗型空间引力波天线（如分赫兹干涉仪引力波天文台）的一种备选干涉仪结构。本文研究了DPDFPI的工作原理，发现了DPDFPI工作时需要调整腔的绝对长度，并利用55 cm长的样机首次演示了DPDFPI的工作，证实了调整绝对臂长可以减小腔的失谐量。这项工作为DPDFPI在未来Fabry-Perot型空间引力波天线中的应用提供了概念验证。
2020-08-28 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
Progress towards a matter wave interferometer for inertial sensing with non-destructive monitoring of Bloch oscillations
我们报告我们的进展，在建设一个连续的物质波干涉仪的惯性传感通过非破坏性观测布洛赫振荡。在实验的现阶段，大约$10^5$的锶-88原子被冷却到低于1 $μ$ μK。由相对于锶的7.6 kHz宽互组合跃迁进行红调谐的激光器泵浦，环形腔的两个反向传播模式形成一维光晶格，其中原子被重力加速，将执行布洛赫振荡。原子的运动可以通过其对反向传播光场的影响来实时监测。我们介绍了实验的实际情况，并描述了用于驱动原子-腔相互作用的激光光谱仪。
2021-11-09 physics.atom-ph physics.ins-det
Spectral shaping of Gaussian white noise for synthetic axion signal generation in microwave cavity haloscopes
Dipartimento di Fisica e Astronomia（物理与天文系）；INFN, Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）；INFN, Laboratori Nazionali di Legnaro（意大利国家核物理研究所莱尼亚罗实验室）
本文提出一种在频域整形高斯白噪声生成随机合成轴子波形的方法，用于微波腔卤oscope的端到端校准和盲注入研究，可灵活适应标准晕模型及非标准速度分布。
2026-09-25 hep-ph physics.ins-det
A Technique for In-situ Measurement of Free Spectral Range and Transverse Mode Spacing of Optical Cavities
长度和g因子是表征光学腔的基本参数。我们开发了一种技术来测量这些参数原位确定的频率间隔之间的谐振的基本模式和空间模式的光学腔。将两束激光注入腔中，通过锁相环扫描它们的相对频率，同时将腔锁定到任一激光器。通过测量它们在透射过程中拍音的振幅，揭示了腔体的纵模和横模的共振及其间距。这种方法被证明是特别有用的，以表征复杂的光学系统，包括非常长的和/或耦合的光学腔，如在引力波干涉仪。本文介绍了这一技术及其在40米长的引力波干涉仪样机耦合腔中的应用结果。
2012-07-03 physics.ins-det physics.optics
Enhancing interferometer sensitivity without sacrificing bandwidth and stability: beyond single-mode and resolved-sideband approximation
量子噪声限制了精密测量设备的灵敏度，如激光干涉仪引力波观测台和轴子探测器。在散粒噪声限制的制度，这些谐振检测器的峰值灵敏度和带宽之间的权衡。在引力波探测器中规避这一限制的一种方法是嵌入一个色散光机械滤波器来拓宽带宽。然而，原始的滤波器腔设计使整个系统不稳定。最近，我们提出了臂腔和光机滤波器之间的相干反馈，通过PT对称性来消除不稳定性。基于哈密顿形式主义的原始分析采用了单模和分解边带近似。在本文中，我们超越这些近似，并考虑现实的参数。我们表明，有关稳定性的主要结论仍然完好无损，与奈奎斯特分析和详细的时域仿真。
2021-04-06 gr-qc physics.ins-det quant-ph
Using tunable coherence for reaching micrometer coherence lengths and suppressing stray light in a power-recycled Michelson interferometer
Institute for Experimental Physics, University of Hamburg（汉堡大学实验物理研究所）
本研究通过可调相干技术在10GHz调制频率下实现微米级相干长度抑制，提升迈克尔逊干涉仪的杂光抑制性能。
2025-11-19 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
Optimal detuning for quantum filter cavities
真空量子涨落对引力波干涉仪的灵敏度施加了基本限制，而引力波干涉仪是有史以来最灵敏的精密测量设备之一。常规压缩真空的注入降低了一个正交中的量子噪声，但代价是增加了另一个正交中的噪声。虽然这种方法在第三次观测运行（O3）期间提高了Advanced LIGO和Advanced Virgo干涉仪的灵敏度，但未来臂功率和挤压水平的改进将使辐射压力噪声成为最前沿。安装一个用于频率相关压缩的滤波腔，通过减轻这种辐射压力噪声，提供了量子噪声的宽带降低，这是目前设想的所有未来引力波探测器计划的基线方法。滤波器腔的设计和操作需要仔细考虑干涉仪光学力学以及压缩退化过程。在本文中，我们进行了深入的分析，以确定最佳的工作点的滤波器腔。我们使用我们的模型以及数值工具来研究将安装在即将到来的先进LIGO探测器的“A+”升级中的过滤腔的影响。
2020-11-12 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
The Instrumented Baffle at the Input Mode Cleaner of Advanced Virgo Plus: Four years of Successful Operation as a Monitor of Stray Light
Institut de Física d’Altes Energies (IFAE), The Barcelona Institute of Science and Technology（高能物理研究所，巴塞罗那科学技术学院）；Catalan Institution for Research and Advanced Studies (ICREA)（加泰罗尼亚研究与高级研究学院）
研究评估了先进维格 Plus 输入模式清洁器中仪器化挡板四年的性能，展示了其在监控腔内 stray 光和激光稳定性方面的有效性，且未对干涉仪正常运行造成干扰。
2026-10-12 astro-ph.IM physics.ins-det
Frequency stability characterization of a broadband fiber Fabry-Perot interferometer
由白光源照明的光学标准具提供宽带梳状光谱，其可用作太阳系外行星径向速度（RV）调查中天文摄谱仪的校准源。对于这种应用，标准具的频率稳定性是至关重要的，因为它的透射谱容易受到由于腔温度、光功率和输入偏振的变化而引起的频率波动的影响。在本文中，我们提出了一种激光频率梳测量技术来表征定制设计的光纤法布里-珀罗干涉仪（FFP）的频率稳定性。同时探测两个标准具谐振模式的稳定性，我们评估的标准具的绝对稳定性和腔色散的长期稳定性。我们以MHz的精度测量模式位置，这对应于将FFP谐振分裂为500分之一，RV精度为~1 m/s。我们解决了限制系统的影响，包括寄生标准具的存在，需要克服推动该系统的计量等效RV精度为10厘米/秒。我们的研究结果展示了一种方法来表征环境驱动的扰动标准具共振模式在宽光谱带宽，以及激励的好处和挑战的FFP光谱仪校准。
2017-06-17 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
Adjustable picometer-stable interferometers for testing space-based gravitational wave detectors
针对空间引力波探测器地面测试需求，提出一种采用可调自由定位支架的超稳定光机干涉仪概念，将组装时间缩短至数小时并实现皮米级长度稳定性，验证了其在低至 3 mHz 频率下噪声低于 1 pm/sqrt(Hz)。
2025-02-03 gr-qc physics.ins-det
Influence of Young's modulus temperature dependence on parametric instability in Advanced LIGO interferometer
本文讨论了LIGO干涉仪的法布里-珀罗腔中杨氏模量温度依赖性对参变不稳定模数目的影响。由于杨氏模量的温度依赖性，一些不稳定的模式可以通过改变反射镜的温度来抑制。改变反射镜的温度，我们可以改变它们的弹性模式的频率;它，反过来，可以改变不稳定模式的数量，导致参数振荡不稳定性的非线性效应。确定了某些弹性模态的最佳温度变化值，以减少不稳定模态的数目。讨论了新一代引力波探测器中新的“微调”抑制参量不稳定性的方法和曲率半径（ROC）改变方法。提出了该方法在LIGO Voyager和Einstein望远镜等低温探测器中的应用。
2018-11-29 astro-ph.IM physics.ins-det
Quantum Limits of Interferometer Topologies for Gravitational Radiation Detection
为了扩展引力波探测器的天体物理范围，已经提出了几种干涉仪拓扑结构，以规避未来探测器的热力学和量子力学限制。在这项工作中，我们做了一个系统的比较，其中考虑到他们的敏感性和复杂性。我们通过引入一个成本函数来优化它们的灵敏度，该成本函数试图最大化当前检测器灵敏度的宽带改进。我们发现，频率相关的挤压光注入与百米规模的滤波腔产生了良好的宽带灵敏度，具有低复杂性，对光损耗和良好的鲁棒性。该研究为今后提高引力波探测器性能的近期实验研究提供了指导。
2014-06-09 gr-qc physics.ins-det quant-ph
Grid-based simulation program for gravitational wave interferometers with realistically imperfect optics
我们描述了一个光学模拟程序，模拟一个完整的，耦合腔干涉仪一样，所使用的激光干涉仪引力波天文台（LIGO）项目。各种各样的干涉仪变形可以建模，包括一般的表面粗糙度和基板的不均匀性，没有先验的对称性假设的干涉仪缺陷的性质。几个重要的干涉仪参数自动优化，以实现最佳的灵敏度为每一个新的扰动镜。模拟输出数据集包括循环功率和电场在不同的点在干涉仪中，无论是主载波光束和其信号边带辅助光束，允许明确计算的散粒噪声限制的引力波灵敏度的干涉检测器进行。在这里，我们提出了一个概述的程序模拟的物理，并展示了它的使用与一系列的运行显示现实变形的反射镜轮廓造成的LIGO性能下降。然后，我们估计这种性能下降后的天体物理源的引力波的可探测性的影响。最后，我们描述的模拟程序的应用程序LIGO的研究和开发工作。
2003-11-18 astro-ph physics.ins-det physics.optics
Dielectric waveguide setup tested with a superconducting millimeter-wave Fabry-Pérot interferometer at milli-Kelvin temperatures
本文提出并测试了一种用于75-110 GHz毫米波、低至10 mK的介质波导低温装置，利用高密度聚乙烯波导实现低光子损耗和低热导，并在10 mK下测得法布里-珀罗腔超导谐振品质因数高达1500万，验证了其在量子技术中的适用性。
2025-05-09 cond-mat.supr-con physics.app-ph physics.ins-det
Simulating a dual-recycled gravitational wave interferometer with realistically imperfect optics
我们模拟了双循环（DR）配置中的引力波干涉仪的性能，这将用于Advanced-LIGO等系统。我们的基于网格的仿真程序对具有真实光学变形的复杂干涉检测器进行建模（例如，精细尺度的镜面粗糙度）。宽带和调谐DR在这里建模的结果也定性应用于谐振边带提取（RSE）。DR探测器预期的几个有益的特性进行了研究：信号响应调谐和窄带，功率损耗减少，和回收损失的功率作为有用的光信号检测。结果表明，这些好处将受到限制，在大型（多公里）系统的大散射损失。此外，如果干涉仪的模态谐振条件没有被很好地选择，则损耗可能被谐振地增强（特别是对于RSE）。因此，我们提出两个主要的建议DR/RSE干涉仪：DR/RSE腔必须是模态非退化的，和制造的镜面和涂层必须是光滑的，因为这是实际可行的。
2003-06-06 astro-ph physics.ins-det physics.optics
Design and experimental demonstration of a laser modulation system for future gravitational-wave detectors
从腔谐振的信号回收腔长度的失谐显着提高了量子噪声超过标准的量子限制，而没有公里级的引力波探测器成功地实现了该技术。已知失谐技术会引入很大的过量噪声，并且这种噪声可以通过具有串联的两个马赫-曾德尔干涉仪的激光调制系统来减小。该调制系统称为马赫-曾德尔调制器（Mach-Zehnder Modulator，MZM），还通过引入在主干涉仪的任何部分中均非谐振的第三调制场来使对引力波检测器的控制更加鲁棒。另一方面，马赫-曾德尔干涉仪的镜面位移会产生一种新的耦合到引力波信号端口的噪声源。在本文中，位移噪声要求的MZM的推导，也是我们的原理验证实验的结果报告。
2019-08-16 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
