摘要：引力波探测是一项重大国际前沿科技研究,对探索许多基础科学问题具有重大意义,然而引力波探测装置的建设面临着极大的技术挑战.山西大学提出利用废弃地下矿井,建设臂长为10 km、灵敏度达10^(–24)Hz^(–1/2)的地基引力波探测装置的建设计划.理论上,等臂迈克尔逊干涉仪的灵敏度不受光源噪声的限制.但是实际的激光干涉仪受臂腔线宽差异、腔镜反射率差异、腔镜质量差异、腔内功率差异等因素限制,灵敏度依赖于激光源的指标.本文定量分析了激光源指标参数对干涉仪灵敏度的影响,并从地基引力波探测装置的设计灵敏度出发,对激光源的波长、振幅噪声、频率噪声、光束指向噪声和基模纯度提出具体要求.该分析为建设我国的地基引力波探测装置(预期灵敏度达国际上第三代探测器水平)奠定了激光源噪声分析和干涉仪指标分解等方面的坚实基础.

摘要：引力波的直接探测打开了宇宙观测的新窗口,开启了引力波天文学的新时代。当前世界上运行的第二代地基引力波探测装置分别包括位于美国汉福德和利文斯顿的两台LIGO、位于意大利的Virgo和日本的KAGRA。然而,第二代引力波探测器的应变灵敏度较低,无法探测宇宙中绝大部分天文事件,因此亟需建设第三代地基引力波探测装置。基于山西大学的低噪声激光光源和山西省的废弃矿井资源,山西省政府已经立项,支持建造第三代地基引力波探测装置“谛听计划”。本文通过计算迈克尔逊干涉仪、法布里–珀罗–迈克尔逊干涉仪、功率循环的法布里–珀罗–迈克尔逊干涉仪对引力波信号的频率响应,并与美国激光干涉引力波天文台的LIGO探测器进行对比,分别确定了“谛听计划”法布里–珀罗腔和功率循环镜的反射系数。

摘要：在理论分析的基础上,利用光电二极管的固有结电容和可变电感构成共振电路实现光电探测。通过精简电路并对电路板进行精密布板设计,降低由原内部混频电路带来的杂散寄生电容的影响;利用选定低噪声芯片、低转换损耗混频器及滤波器隔离噪声,构建高信噪比的集成化共振型光电探测器(RPD),并实现了对特定调制信号的高效探测。实验结果表明:在相同条件下,RPD增益在共振频率下比商用宽带探测器(BPD)高大约30dB。利用RPD获得的锁腔误差信号的峰峰值是BPD的16倍,其误差信号的信噪比比现有BPD高18dB左右。可见,此RPD能够为高性能压缩态光场制备提供器件支持。