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空间激光干涉引力波探测器轨道修正方法 被引量:4
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作者 黄文涛 师鹏 +1 位作者 赵育善 武海雷 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期598-607,共10页
针对空间激光干涉引力波探测器轨道修正问题,提出一种基于虚拟编队构型设计的航天器轨道修正方法。空间激光干涉引力波探测器由3颗航天器组成等边三角形构型。由于入轨误差和摄动的影响,探测器的构型不稳定。假设名义轨道上运行着一颗... 针对空间激光干涉引力波探测器轨道修正问题,提出一种基于虚拟编队构型设计的航天器轨道修正方法。空间激光干涉引力波探测器由3颗航天器组成等边三角形构型。由于入轨误差和摄动的影响,探测器的构型不稳定。假设名义轨道上运行着一颗理想航天器,实际轨道上的真实航天器与之组成虚拟编队,探测器的3颗真实航天器分别与对应的理想航天器组成3个虚拟编队。考虑探测器构型稳定性要求和摄动的影响,对虚拟编队的构型进行设计,进而求解航天器平均轨道要素修正量。求解得到的航天器平均轨道要素修正量小于偏差量,轨道修正通过四脉冲控制实现。数值仿真结果表明,该方法通过部分轨道修正满足了探测器的构型稳定性要求,具有减少燃料消耗、延长任务寿命的潜力。 展开更多
关键词 空间激光干涉引力波探测 轨道修正 虚拟编队 摄动 天琴计划
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空间激光干涉引力波探测 被引量:87
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作者 罗子人 白姗 +18 位作者 边星 陈葛瑞 董鹏 董玉辉 高伟 龚雪飞 贺建武 李洪银 李向前 李玉琼 刘河山 邵明学 宋同消 孙保三 唐文林 徐鹏 徐生年 杨然 靳刚 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2013年第4期415-447,共33页
为印证广义相对论和开拓引力波天文学窗口,引力波探测是当前国际研究热点.本文围绕空间激光干涉引力波探测,对其科学意义、发展状况、关键技术等进行了回顾.与地面激光干涉引力波探测相比,空间探测的工作频段更低,从104~10Hz,在工作距... 为印证广义相对论和开拓引力波天文学窗口,引力波探测是当前国际研究热点.本文围绕空间激光干涉引力波探测,对其科学意义、发展状况、关键技术等进行了回顾.与地面激光干涉引力波探测相比,空间探测的工作频段更低,从104~10Hz,在工作距离为百万公里量级上,预计能探测到双致密星系统、超大质量比双黑洞绕转系统、中等质量比双黑洞绕转系统,以及星系合并引起的超大质量黑洞并合等波源.为此,测距精度须达到皮米的量级,并且保证测距技术有效工作的无拖曳航天技术亦有很高的要求.本文以欧洲的空间激光引力波探测计划为例,主要对上述两项技术进行分析和阐述,并展望了空间引力波探测在我国的发展趋势和前景. 展开更多
关键词 引力波探测 激光干涉测距系统 无拖曳航天技术 惯性传感器 微推进器 引力波天文学
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激光频率波动对空间引力波探测激光干涉测量的影响分析 被引量:1
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作者 刘宇 张玉珠 +4 位作者 彭晓东 赵梦园 杨震 唐文林 强丽娥 《空间科学学报》 北大核心 2025年第1期179-188,共10页
空间引力波探测激光干涉测量系统噪声是决定探测任务成败的关键因素.激光频率噪声是最重要的噪声之一,有必要分析激光频率波动对测量结果的影响和各参数的变化对测量结果影响的百分比(重要程度).由于在地面难以模拟空间环境,仿真分析是... 空间引力波探测激光干涉测量系统噪声是决定探测任务成败的关键因素.激光频率噪声是最重要的噪声之一,有必要分析激光频率波动对测量结果的影响和各参数的变化对测量结果影响的百分比(重要程度).由于在地面难以模拟空间环境,仿真分析是理想的实验手段.基于空间引力波探测激光干涉测量仿真系统,分析了自由运行激光器激光频率波动对其中的科学干涉仪、参考干涉仪和TM干涉仪模型造成的测量误差,并运用直接求导法和Sobol法两种灵敏度分析方法对三种干涉仪模型输出的影响和重要程度进行灵敏度分析.结果表明自由运行激光器激光频率波动造成的干涉仪测量结果变化远大于皮米量级.在本文实验条件下,测量光频率波动对三种干涉仪输出的重要程度分别为100%,56%,54%,参考光频率波动对三种干涉仪输出的重要程度分别为0%,44%,46%. 展开更多
关键词 引力波探测 空间激光干涉 激光干涉仿真 激光频率噪声 灵敏度分析
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地面激光干涉引力波探测器的长度传感与控制
4
作者 刘芳菲 王梦瑶 张帆 《天文学进展》 北大核心 2025年第2期338-353,共16页
地面激光干涉引力波探测器在运行过程中,其内部的光学系统会受到各种噪声的干扰而产生不可控的位移。为了提高探测器的灵敏度,使其能够探测到微弱的引力波信号,必须通过长度传感与控制系统,确保探测器中的多个光学谐振腔保持在共振状态... 地面激光干涉引力波探测器在运行过程中,其内部的光学系统会受到各种噪声的干扰而产生不可控的位移。为了提高探测器的灵敏度,使其能够探测到微弱的引力波信号,必须通过长度传感与控制系统,确保探测器中的多个光学谐振腔保持在共振状态,并在此基础之上设计引力波信号的读出方案。从激光干涉引力波探测器的构型出发,介绍了长度反馈控制的基本原理以及参数设计原则,结合目前正在运行的Advanced LIGO、Advanced Virgo和KAGRA控制系统的具体参数,详细分析了长度传感与控制系统在引力波探测器中的工作原理和应用。 展开更多
关键词 反馈控制系统 长度传感与控制 激光干涉 引力波探测
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空间引力波探测“太极计划”星间姿态-光程耦合噪声迭代拟合与高精度抑制方法
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作者 叶磊巧 杜明辉 +1 位作者 徐鹏 高瑞弘 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第3期583-595,共13页
太极空间引力波探测任务采用激光干涉方法测量由引力波引起的皮米尺度距离变化。卫星和可移动光学组件(MOSA)的姿态抖动引起的星间姿态-光程耦合噪声(TTL),将显著降低对引力波信号的灵敏度。为此,需要在数据处理阶段拟合和扣除TTL噪声... 太极空间引力波探测任务采用激光干涉方法测量由引力波引起的皮米尺度距离变化。卫星和可移动光学组件(MOSA)的姿态抖动引起的星间姿态-光程耦合噪声(TTL),将显著降低对引力波信号的灵敏度。为此,需要在数据处理阶段拟合和扣除TTL噪声。本文针对卫星和MOSA的姿态抖动,提出了一种星间TTL噪声抑制算法。首先,对TTL噪声进行一阶线性近似建模,并引入时间延迟干涉(TDI)组合中,得到它在TDI输出中的表现形式;接着,通过比较TDI数据与TDI组合后的TTL噪声模型,建立似然函数;然后,通过极大似然法初步估计TTL耦合系数,从TDI数据中扣除初步拟合的TTL噪声,可估计出残余底噪的统计性质并重新代入似然函数,再次执行TTL耦合系数的极大似然估计;将上述步骤迭代10次,可获得精确的底噪模型;最后,通过马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)方法得到TTL系数的后验分布,完成TTL噪声的精确拟合,从而实现噪声的有效抑制。结果表明,80%以上的系数估计值都在3个标准差内,80%以上的系数估计与真值相差小于0.1 mm/rad。对于不同水平的TTL系数,抑制后的残余TTL噪声都比次级噪声低一个量级,具有一定鲁棒性,尤其适用于底噪模型未知的实际探测场景,满足空间引力波探测需求。 展开更多
关键词 空间引力波探测 姿态-光程耦合噪声 时间延迟干涉
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空间引力波探测激光外差干涉信号模拟系统
6
作者 韩爽 佟珺泽 +2 位作者 王振鹏 于涛 隋延林 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第7期207-216,共10页
由于激光外差干涉测量系统光机平台无法模拟多普勒频移,并且商用信号发生器无法实现多种类、高复杂度的星间外差干涉信号模拟,不能对空间引力波探测的相位计进行全面测试。通过分析外差干涉信号的特性,研究信号模拟系统的实现原理及方法... 由于激光外差干涉测量系统光机平台无法模拟多普勒频移,并且商用信号发生器无法实现多种类、高复杂度的星间外差干涉信号模拟,不能对空间引力波探测的相位计进行全面测试。通过分析外差干涉信号的特性,研究信号模拟系统的实现原理及方法,设计了空间引力波探测激光外差干涉信号模拟系统。首先,应用直接数字合成器(DDS)模拟外差干涉信号。其次,通过频率偏移方式模拟多普勒效应,应用混合同余算法生成散粒噪声并调制到外差干涉信号中。最后,基于FPGA搭建系统硬件平台,通过示波器及频谱分析仪分析生成信号的时频特性。实验结果表明,信号模拟系统在2~20 MHz的频率范围内杂波抑制度为-53 dBc,谐波(二次)抑制达到-47 dBc,生成信号的时频特性符合理论预期,满足空间引力波探测相位计的地面测试需求。 展开更多
关键词 信号模拟 空间引力波探测 激光干涉测量
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面向空间引力波探测的低噪声激光器研究进展(特邀) 被引量:9
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作者 柳强 王在渊 +1 位作者 王洁浩 李宇航 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期216-234,共19页
低噪声激光器是空间激光干涉仪引力波探测器的核心组件之一,激光器的输出功率、强度噪声、频率噪声等性能直接影响空间引力波探测器的灵敏度。空间引力波探测器对激光器的结构设计、噪声水平等提出了严格的要求。本文介绍了空间引力波... 低噪声激光器是空间激光干涉仪引力波探测器的核心组件之一,激光器的输出功率、强度噪声、频率噪声等性能直接影响空间引力波探测器的灵敏度。空间引力波探测器对激光器的结构设计、噪声水平等提出了严格的要求。本文介绍了空间引力波探测器的目标和对激光器的要求,分析了激光器噪声性能对探测器灵敏度的影响,梳理了国内外典型探测任务中低噪声激光器研究进展,比较了不同激光器的噪声性能。最后,阐述了强度噪声抑制和频率噪声抑制的原理和进展,并对国内空间引力波探测用的低噪声激光器的研究进行了展望。 展开更多
关键词 空间引力波探测 低噪声激光 主控振荡功率放大 强度噪声抑制 频率噪声抑制
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月基激光干涉仪引力波天文台
8
作者 牛家树 王运永 +3 位作者 边星 韦联福 霍红庆 张晓敏 《天文学进展》 CSCD 北大核心 2024年第2期203-223,共21页
引力波是广义相对论的重要预言,引力波探测是当代物理学最活跃的前沿领域之一。引力波的发现使引力波天文学完成了从寻找引力波到研究引力波这一历史性转折,开创了引力波天文学蓬勃发展的新时代。以地球为基地的激光干涉仪引力波天文台... 引力波是广义相对论的重要预言,引力波探测是当代物理学最活跃的前沿领域之一。引力波的发现使引力波天文学完成了从寻找引力波到研究引力波这一历史性转折,开创了引力波天文学蓬勃发展的新时代。以地球为基地的激光干涉仪引力波天文台和空间引力波探测器在世界各地迅速地发展起来。随着探月工程的开展,以月球为基地的激光干涉仪引力波天文台的建造也越来越引起人们的关注。该文对月基激光干涉仪引力波天文台进行了简介:首先回顾其历史、陈述其有利条件及探测器基本参数和光学结构,展望其未来的发展前景。 展开更多
关键词 引力波 引力波探测 月球基地 激光干涉
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面向多频段激光强度噪声抑制的低噪声光电探测技术研究
9
作者 张震 郭长磊 《光子学报》 北大核心 2025年第2期98-111,共14页
立足于空间引力波探测对NPRO激光器多频段强度噪声的抑制需求,设计完成一款可用于实现NPRO激光器毫赫兹频段强度噪声和中频段弛豫振荡峰同时探测的低噪声光电探测器。该光电探测器采用零漂移运算放大器与高速运算放大器相结合的电路拓... 立足于空间引力波探测对NPRO激光器多频段强度噪声的抑制需求,设计完成一款可用于实现NPRO激光器毫赫兹频段强度噪声和中频段弛豫振荡峰同时探测的低噪声光电探测器。该光电探测器采用零漂移运算放大器与高速运算放大器相结合的电路拓扑结构实现毫赫兹频段内低探测噪声的同时具备15 MHz的探测带宽。该光电探测器的噪声在0.1 m Hz~1Hz频段内的绝对噪声水平低于1×10^(-7)V/Hz^(1/2),在100 k Hz~1 MHz内绝对噪声水平低于2×10^(-8)V/Hz^(1/2)。实测结果显示在0.1 m Hz~1 Hz频段内的绝对噪声水平低于1×10^(-6)V/Hz^(1/2),在100 k Hz~1 MHz内绝对噪声水平低于5×10^(-8)V/Hz^(1/2)。实际噪声水平可满足空间引力波项目对NPRO激光器毫赫兹频段内强度噪声和中频段弛豫振荡峰的探测需求,可用于相关噪声抑制实验研究。 展开更多
关键词 空间引力波探测 激光强度噪声 光电探测技术 主动噪声抑制 噪声分析
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空间引力波探测望远镜初步设计与分析 被引量:32
10
作者 王智 沙巍 +5 位作者 陈哲 王永宪 康玉思 罗子人 黎明 李钰鹏 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期132-151,共20页
引力波的直接观测已开启引力波天文学的新篇章,爱因斯坦的百年预言终获证实。空间引力波探测器使得探测0.1 m Hz^1 Hz频段丰富的引力波源成为可能,与地面引力波探测器互为补充,才可实现更加宽广波段的引力波探测,揭开宇宙早期的更多秘... 引力波的直接观测已开启引力波天文学的新篇章,爱因斯坦的百年预言终获证实。空间引力波探测器使得探测0.1 m Hz^1 Hz频段丰富的引力波源成为可能,与地面引力波探测器互为补充,才可实现更加宽广波段的引力波探测,揭开宇宙早期的更多秘密。空间激光干涉引力波探测采用外差干涉测量技术,测量间距百万公里的两自由悬浮测试质量间10 pm量级的变化量。望远镜是激光干涉测量系统的重要组成部分,1 pm的光程稳定性及苛刻的杂散光要求,不同于传统的几何成像望远镜。本文根据空间太极计划任务需求,对望远镜的功能及技术要求进行了分析,并完成了原理样机的初步方案设计,针对百万公里远场波前分布,分析了望远镜系统的敏感性,同时完成了在轨光机热集成仿真,为后面原理样机的研制奠定了技术基础。 展开更多
关键词 望远镜 空间引力波探测 空间太极计划 LISA 激光干涉测量系统
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空间引力波探测中的绝对距离测量及通信技术 被引量:19
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作者 刘河山 高瑞弘 +1 位作者 罗子人 靳刚 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期486-492,共7页
空间引力波探测任务中,由于干涉臂臂长的巨大差异,激光频率不稳定噪声成为系统最大的噪声源之一。需采用Pound-Drever-Hall锁腔、锁臂和TDI(Time Delay Interferometer)技术三级联合,将此噪声压制到10^-6 Hz^1/2量级,才能使得频率噪声... 空间引力波探测任务中,由于干涉臂臂长的巨大差异,激光频率不稳定噪声成为系统最大的噪声源之一。需采用Pound-Drever-Hall锁腔、锁臂和TDI(Time Delay Interferometer)技术三级联合,将此噪声压制到10^-6 Hz^1/2量级,才能使得频率噪声低于散粒噪声。而实现TDI技术需要准确测量卫星间的绝对距离和星间通信。本文以空间引力波探测中的绝对距离测量和通信技术为背景,详细阐述此项技术的实现原理和方法。拟通过EOM(Electro-Optic Modulator)将测距伪随机码和通信码调制至主激光相位中,再传输至远端航天器。在远端航天器通过锁相环和延迟环组成的解调系统计算伪随机码的时间延迟,进而解析出卫星间的绝对距离和通信信息。相关结论可为未来的验证实验奠定理论和技术基础,同时为我国未来空间引力波探测的相关技术发展提供一定参考。 展开更多
关键词 空间引力波探测 绝对距离测量 激光通信
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激光外差干涉皮米级平动测量技术研究
12
作者 徐欣 林湫童 +3 位作者 穆衡霖 李子墨 李岩 谈宜东 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第3期535-546,共12页
针对空间引力波探测中星内检验质量的高灵敏测量需求,构建了激光外差干涉测量地面模拟系统,开展皮米级平动测量技术研究。首先,开展真空环境下激光外差干涉测量系统的平动灵敏度测试。接着,根据灵敏度结果开展激光外差干涉测量系统噪声... 针对空间引力波探测中星内检验质量的高灵敏测量需求,构建了激光外差干涉测量地面模拟系统,开展皮米级平动测量技术研究。首先,开展真空环境下激光外差干涉测量系统的平动灵敏度测试。接着,根据灵敏度结果开展激光外差干涉测量系统噪声溯源研究,分析多种噪声源作用机理、探索主导噪声源消减方案。最后,在噪声溯源分析的基础上完成激光外差干涉测量系统优化。测试结果表明平动测量灵敏度优于1 pm/Hz^(1/2)@30 mHz-1 Hz。该研究有望为空间引力波探测中皮米级激光干涉测量技术的进一步发展提供可靠的噪声溯源地面测试平台。 展开更多
关键词 空间引力波探测 激光外差干涉 皮米级灵敏度 超精密测量
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中国空间引力波探测“太极计划”及“太极1号”在轨测试 被引量:71
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作者 罗子人 张敏 +2 位作者 靳刚 吴岳良 胡文瑞 《深空探测学报》 2020年第1期3-10,共8页
我国空间引力波探测“太极计划”将打开中低频段(0.1 mHz^1 Hz)的引力波观测窗口,为人类研究宇宙起源与演化、黑洞起源与演化、引力本质、暗能量和暗物质等提供全新的方法和手段。由于空间引力波探测涉及一系列关键技术,太极计划提出了... 我国空间引力波探测“太极计划”将打开中低频段(0.1 mHz^1 Hz)的引力波观测窗口,为人类研究宇宙起源与演化、黑洞起源与演化、引力本质、暗能量和暗物质等提供全新的方法和手段。由于空间引力波探测涉及一系列关键技术,太极计划提出了“单星”“双星”和“三星”3步走的发展路线图。目前“单星”计划——“太极1号”发射成功,并圆满完成了第一阶段的在轨测试。本文将简要介绍空间引力波探测的科学价值、国内外背景和关键技术分解,重点对太极计划及其3步走发展规划进行分析,并提出后续工作的一些设想和发展建议。 展开更多
关键词 空间引力波探测 太极计划 星间激光干涉测距系统 无拖曳控制系统 引力波天文学
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太极二号干涉仪系统噪声与指标分解
14
作者 刘河山 王娟 +5 位作者 高瑞弘 齐克奇 王少鑫 李磐 高雪荣 罗子人 《空间科学学报》 北大核心 2025年第4期1047-1057,共11页
空间引力波探测太极计划是中国科学院发起的mHz频段引力波探测任务,由围绕太阳旋转的三颗卫星组成等边三角形,星间距3×10^(6)km,通过激光差分干涉方法实现卫星间pm级位移波动测量.作为太极计划“三步走”战略的承上启下的关键环节... 空间引力波探测太极计划是中国科学院发起的mHz频段引力波探测任务,由围绕太阳旋转的三颗卫星组成等边三角形,星间距3×10^(6)km,通过激光差分干涉方法实现卫星间pm级位移波动测量.作为太极计划“三步走”战略的承上启下的关键环节,太极二号将全面验证太极计划的各项关键技术.太极二号卫星构型与太极三号相同,激光干涉系统作为核心测量手段,需达到30 pm·Hz^(-1/2)的噪声水平.本文从顶层指标出发,逐步分解各子系统噪声指标及关键参数,包括激光器、干涉仪光学平台、相位计、望远镜、呼吸角补偿机构等.研究结果可为太极二号后续工程任务的指标划分奠定理论基础. 展开更多
关键词 空间引力波探测 激光干涉系统 噪声分解 干涉仪光学平台
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空间应用激光薄膜元件研究进展 被引量:1
15
作者 王志皓 王胭脂 +2 位作者 沈自才 贺洪波 邵建达 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期13-22,共10页
随着空间激光技术的不断进步,空间激光系统逐渐向更短应用波长、更长使用寿命、更高应用轨道等方向发展,对薄膜元件提出了更高的性能要求。本文综述国内外主要空间激光器的发展方向,在空间激光系统研制过程中薄膜元件的真空、高低温、... 随着空间激光技术的不断进步,空间激光系统逐渐向更短应用波长、更长使用寿命、更高应用轨道等方向发展,对薄膜元件提出了更高的性能要求。本文综述国内外主要空间激光器的发展方向,在空间激光系统研制过程中薄膜元件的真空、高低温、质子辐射、伽马射线辐射等空间环境损伤效应,以及使役条件(即空间与激光耦合作用)下薄膜的性能演化机理。介绍在高性能空间激光薄膜元件研制技术方面的新进展,结合空间引力波探测、深空探测等未来发展方向对空间激光薄膜元件提出了展望。 展开更多
关键词 空间激光 空间辐射 激光薄膜 引力波探测 深空
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月基引力波探测进展与展望 被引量:3
16
作者 吴铠岚 林栩凌 +7 位作者 郑永超 黎明 边星 王运永 霍红庆 牛家树 贾建军 张晓敏 《深空探测学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2023年第3期247-256,共10页
为覆盖月基引力波探测的0.1~5 Hz测量频段,进一步提高引力波探测的灵敏度,月基引力波探测方案被提出。在简要介绍引力波数学描述及特性的基础上,对当前已有的几种主要月基引力波探测方案进行了介绍,重点论述了各方案的探测原理、探测灵... 为覆盖月基引力波探测的0.1~5 Hz测量频段,进一步提高引力波探测的灵敏度,月基引力波探测方案被提出。在简要介绍引力波数学描述及特性的基础上,对当前已有的几种主要月基引力波探测方案进行了介绍,重点论述了各方案的探测原理、探测灵敏度以及探测目标;将月基探测方案与地面及空间探测方案进行了对比;讨论分析了月基引力波探测方案实施所需要考虑的关键问题,给出了可能的解决方法;讨论分析了月基引力波探测可能的主要噪声源以及对应的影响量级;对月基引力波探测的未来发展进行了展望。 展开更多
关键词 引力波探测 月基引力波探测 激光干涉测量 月震仪阵列 引力波天文学
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面向TDI技术地面验证的激光干涉仪本底噪声分析
17
作者 左凌云 师浩森 +2 位作者 姚远 蒋燕义 马龙生 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期649-658,共10页
在空间引力波探测中,由于星间激光干涉臂不等,导致激光频率噪声不能共模消除,从而使微弱的引力波信号被激光频率噪声淹没。时间延迟干涉(TDI)技术通过将激光相位数据在时间上延迟,构成虚拟等臂干涉,从而能减小激光频率噪声对引力波信号... 在空间引力波探测中,由于星间激光干涉臂不等,导致激光频率噪声不能共模消除,从而使微弱的引力波信号被激光频率噪声淹没。时间延迟干涉(TDI)技术通过将激光相位数据在时间上延迟,构成虚拟等臂干涉,从而能减小激光频率噪声对引力波信号探测的影响。为了在地面验证TDI技术能够将激光频率噪声对引力波探测的影响降低至3×10^(-7) Hz/√Hz(傅里叶频率1 mHz处),需要分析TDI地面验证系统本底噪声的主要来源。通过实验测量和计算分析,提出了面向TDI技术地面验证的激光干涉仪的重要参数设计要求,包括激光干涉臂的臂长差、激光频率稳定度、气压稳定度、激光功率稳定度以及各部件温度稳定度等。 展开更多
关键词 激光技术 空间引力波探测 激光干涉仪噪声分析 时间延迟干涉 激光频率噪声
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空间激光干涉仪光程倾斜耦合噪声抑制 被引量:6
18
作者 王璐钰 李玉琼 蔡榕 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1491-1498,共8页
在"太极计划"中由卫星抖动引起的光程倾斜(tilt-to-length,TTL)耦合噪声是影响激光干涉测量精度的第二大噪声源,为保证测量精度,该噪声要≤±25μm/rad@±300μrad。基于费马原理设计了由双凸透镜组成的成像系统,仿... 在"太极计划"中由卫星抖动引起的光程倾斜(tilt-to-length,TTL)耦合噪声是影响激光干涉测量精度的第二大噪声源,为保证测量精度,该噪声要≤±25μm/rad@±300μrad。基于费马原理设计了由双凸透镜组成的成像系统,仿真分析了该成像系统对于TTL耦合噪声的抑制效果,搭建物理实验平台验证了该成像系统抑制TTL耦合噪声的有效性。仿真结果表明:加入双凸透镜成像系统后,TTL耦合噪声≤±10μm/rad@±300μrad;实验结果表明:加入双凸透镜成像系统后,TTL耦合噪声≤±15μm/rad@±300μrad,均满足"太极计划"对光程倾斜耦合噪声抑制水平的要求,且整个干涉光路易于调控、测量精度高。通过搭建物理实验平台验证了TTL耦合噪声的抑制效果,为"太极计划"激光干涉测量奠定了物理实验基础。 展开更多
关键词 激光干涉测量 引力波探测 太极计划 空间激光干涉 光程倾斜耦合噪声
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太极计划星间激光通信测距的伪随机码选取
19
作者 陈沛权 邓汝杰 +4 位作者 张艺斌 李磐 齐克奇 刘河山 罗子人 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第3期547-556,共10页
太极计划拟通过扩频通信技术,在干涉链路的基础上,实现星间的激光通信和绝对距离测量。伪随机码的选取是实现通信测距系统的第一步,需对不同的伪随机码的实现原理、相关性、测距误差函数等进行对比分析。本文首先介绍了m序列、Gold序列... 太极计划拟通过扩频通信技术,在干涉链路的基础上,实现星间的激光通信和绝对距离测量。伪随机码的选取是实现通信测距系统的第一步,需对不同的伪随机码的实现原理、相关性、测距误差函数等进行对比分析。本文首先介绍了m序列、Gold序列与Weil序列的生成原理,并采用不同的硬件结构和方法生成相应的伪随机序列,采用GPS的C/A码作为Gold序列与Weil序列进行比较分析选取。在FPGA开发平台实现用于生成Gold序列和Weil序列的硬件电路,并分析不同硬件实现方法的优劣与资源消耗情况。然后,分别计算Gold序列与Weil序列的相关值及其均方根误差,比较Gold序列与Weil序列的伪随机噪声性能。最后,基于测距原理和激光干涉后的码间串扰现象,构建用于测距的误差函数,与理想的误差函数作对比,分析用不同伪随机码测距的优势和劣势。数据表明:Weil序列相关值的旁瓣值范围为-60.27 dB至-24.01 dB、自相关rms为0.303、互相关rms为0.307,指标均优于Gold序列,消耗的硬件资源为Gold序列的30%,误差函数的偏差值更小。Weil序列更适合于太极计划的星间通信测距需求。 展开更多
关键词 空间引力波探测 伪随机码 激光测距 扩频通信
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英国开发出一部引力波探测光学观测仪器
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《中国光学》 EI CAS 2013年第4期614-615,共2页
据国外媒体报道,近日英国牵头开发出了一部引力波探测光学观测仪器系统。据悉,该仪器系统在英国进行关键试验顺利,对于探测引力波至关重要的太空技术已经为搭乘火箭进行空天超重试验做好了准备。据介绍,这项新仪器技术指的是“激光... 据国外媒体报道,近日英国牵头开发出了一部引力波探测光学观测仪器系统。据悉,该仪器系统在英国进行关键试验顺利,对于探测引力波至关重要的太空技术已经为搭乘火箭进行空天超重试验做好了准备。据介绍,这项新仪器技术指的是“激光干涉仪太空天线”(LISA),LISA航天器旨在验证未来用于观测引力波的必要关键技术。该光学装置由位于格拉斯哥大学的引力研究所(IGR)建造和试验,现已被运送到德国阿斯特里姆公司,与其他科学模块集成。 展开更多
关键词 引力波探测 观测仪器 光学观测 英国 开发 太空技术 仪器系统 激光干涉
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