激光干涉引力波探测器的参量不稳定性问题及其研究进展

摘要

在激光干涉引力波探测器的干涉臂中,激光的功率非常高.这一设计降低了量子散粒噪声对探测灵敏度的影响,但却给引力波探测带来了参量不稳定性问题.激光干涉引力波探测器中的参量不稳定性问题由其臂腔内光学模与测试物质的声学模之间的相互作用引起,它使得测试物质的振荡呈指数型增长,最终可导致臂腔无法正常工作.从参量不稳定性问题的首次提出到今天,人们通过理论计算、模拟以及实验,提出且验证了多种抑制参量不稳定性问题的办法.首先回顾了激光干涉引力波探测器中参量不稳定性问题的研究过程,然后对参量不稳定性问题的理论模型进行了简单的介绍,最后着重分析了包括环形加热器、静电驱动器以及声学模阻尼器在内的三种目前比较重要的解决参量不稳定性问题的方法,并介绍了几种在未来值得尝试的新方法:使用阵列加热器改变探测器测试物质的形状,利用光学反馈来抑制探测器臂腔内的高阶模强度,以及设计消除参量不稳定性隐患的新一代探测器.