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高精度可变形反射镜有望提高引力波探测器的灵

高精度可变形反射镜有望提高引力波探测器的灵
时间: 2020-04-20 15:36 浏览次数:
地面引力波探测器(如LIGO)可以测量引力波引起的时空扰动,引力波探测器的核心部件是一面抛光精度非常高的反射镜。近日,澳大利亚的研究人员开发了一种新型的可变形反射镜,有

地面引力波探测器(如LIGO)可以测量引力波引起的时空扰动,引力波探测器的核心部件是一面抛光精度非常高的反射镜。近日,澳大利亚的研究人员开发了一种新型的可变形反射镜,有望提高引力波探测器的灵敏度。
       地面引力波探测器借助激光脉冲在干涉仪两臂之间的来回移动以监测每个臂端反射镜之间的距离。引力波会导致反射镜间的距离发生轻微但可检测到的变化。检测这种微小的变化需要极其精确的激光束控制和整形,而这是通过可变形反射镜实现的。可变形反射镜的表面由微小的反射镜组成,每一面镜子都可以移动,从而改变反射镜的整体形状。
       研究人员首次提出了基于双金属效应的可变形反射镜,利用温度变化来实现机械位移。铝圆盘的一面通过粘合剂与熔融石英反射镜固定,另一面则固定于加热元件之上。当两者一起被加热时,由于金属的膨胀系数高于玻璃,从而引起镜面的变形。
       新设计不仅可以提高驱动精度,而且结构紧凑,只需对现有系统稍做改动即可。用于制造可变形镜的熔融石英反射镜和铝圆盘均可从市面上采购。为了连接反射镜和铝盘,研究人员精心选择了一种粘合剂,以最大程度地提高驱动力。新的设计减少了由于涂层的散射或吸收而造成的光损耗。
       实验还表明,粘合剂是影响反射镜调整范围的主要限制因素。

图:热双晶镜的横截面及其组成,控制反射镜的温度会改变反射波前的曲率。

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