中科院力学所在空间引力波探测系统光程噪声研究中获进展

如同平静的湖面会因突然越出水面的鱼而泛起涟漪，在宇宙中发生的大质量天体相撞，同样会在时空中泛起涟漪，并以波的形式向宇宙各个方向传播，这就是引力波。有经验的渔民可以通过水面涟漪的波纹判断鱼的种类和大小，同样地，科学家也可以通过探测到的引力波来分析天体的质量，寻找宇宙的奥秘。

中国科学院力学研究所引力波实验中心团队从干涉机理出发，分析了影响空间干涉测距系统精度的抖动光程耦合噪声。该研究通过泽尼克多项式拟合系统波前差（图1）建立了完备的抖动光程耦合噪声的物理模型。科研人员利用蒙特卡洛算法全面分析了波前差对抖动光程耦合噪声影响（图2），并提出了一种利用干涉光束与探测器间的横向偏移减小抖动光程耦合噪声的新方法（图3）。同时，研究人员利用光束的远场传输模型，分析了像差耦合指向抖动对测量精度的影响。上述工作对全链路空间激光干涉测距系统的搭建具有重要的指导意义。

图1.泽尼克多项式拟合的波前

图2.利用蒙特卡洛算法分析的波前差与光程噪声的耦合关系

图3.探测器与光束间的横向偏移对抖动光程噪声的影响

相关研究成果分别以Tilt-to-length noise coupled by wavefront errors in the interfering beams for the space measurement of gravitational waves和The far-field optical path noise coupled with the pointing jitter in the space measurement of gravitational waves为题，发表在Optics Express与Applied Optics上。

论文链接：1.https://doi.org/10.1364/OE.397097  2.https://doi.org/10.1364/AO.405467