白皮书
天博体育app下载在引力波探测中的应用
噪声低且设备间一致性高
经过同行评审和其他独立第三方对天博体育app下载在尖端引力波应用方面的性能评估以及相关的寿命测试，都证实了这些激光器的卓越性能、可靠性和极高的设备间一致性。
简介
就低输出噪声和超窄线宽要求而言，（gwd）目前代表了窄线宽连续激光器要求最严苛的应用
引力波探测 - 最低噪声应用
引力波探测项目的目标是直接观测引力波。引力波是时空中的微小涟漪。早在1916年，爱因斯坦就在其广义相对论中预测了引力波的存在。这些涟漪是由质量/能量的重大扰动造成的，例如双中子星旋近或双黑洞并合。除了证实相对论预测外，这些观测还将揭示暗物质和暗能量等人们知之甚少的现象，并回答有关量子引力的问题。
在地球上测量引力波面临着超乎想象的困难，因为引力是迄今为止人类发现的最弱的力，而且这些天体灾难事件发生的概率很低，这意味着我们需要在很远的距离上探测此类事件（以便覆盖很大的搜索范围）22的时空调制。探测这些微小时空变化的首选方法是使用超稳定激光器进行远距离干涉测量。这些干涉仪（ ligo geo600，处女座，kagra）均采用长达数公里、呈 90°角布置的测量臂。但即使达到这样的长度下，参考质量镜面上的位移变化预计也只有质子直径的约1/1/10000。这相当于1064nm激光波长的5x 10-12。测量万亿分之一波长路径差在光学干涉测量中是史无前例的。此外，这种测量还要求数公里长的整个光束路径都处于超高真空条件和极低的激光噪声下。所有这四个计划都利用coherent 天博体育app下载激光器作为其高稳定性定制激光系统中的第一级振荡器。之所以选择天博体育app下载激光器，很大程度上是因为之前的独立研究已证实这些激光器具有最低的噪声[1]和出色的设备间一致性[2]。
Ligo是这些国际合作项目中的一个超低噪声和窄线宽）。
Ligol形干涉仪组成l形干涉仪组成，l形的每个臂长4公里。美国的两座干涉仪距离数千公里（华盛顿州汉福德和路易斯安那州利文斯顿），以便同步测量可以区分真实事件和局部异常现象。
第一代ligo 2002年完成，人们认为其性能（灵敏度）接近可能完成引力波探测的边缘。然而，它没有产生任何可以明确归属于引力波的数据事件
先进ligo
先进ligo 的光学设置、激光系统和镜像悬架系统都有所改变，ligo探测器，其灵敏度有了显着提高。
对激光器的要求是什么？在原始格式中，估计在〜100 Hz的频率下，用于进行可能的引力波检测的可接受对功率噪声（rpn）为<2 x 10-9Hz-1/2（基于 10瓦激光功率）
天博体育app下载的噪声在商业激光振荡器中是最低的，[4]，ligo噪声要求仍比在自由运行模式下的2瓦2瓦天博体育app下载的保证噪声规格低三个数量级。此外-8Hz-1/2以下噪声所使用的技术和付出的努力以及取得的成果的进行详述。但是
天博体育app下载不仅提供非常低的相对功率噪声，而且还提供极低频噪声。然而
激光器设备间一致性和可靠性
激光振荡器的一致性和长期可靠性是ligo ligo ligo总共完全相同的稳定激光系统（三个天文台激光器、两个备用激光器和一个参考系统）
在位于德国汉诺威的阿尔伯特
图 35W放大器后的基本放大器后的基本放大器后的基本激光器输出的噪声特性
为了同时测量多个参数，这些研究人员开发了一种称为诊断面包板（dbb）的定制仪器。他们发表的论文中称，“ DBB 专为测试线偏振、单频、连续波激光束的特性而设计。它可以测量1 Hz至100kHz 傅里叶频段的功率噪声、频率噪声和波束指向波动，以及高达100MHz的射频（RF）功率噪声和空间波束质量。除了射频功率噪声测量之外，激光束特征测试完全由计算机自动化完成。自动化测量被认为是避免任何操作员错误/主观性的关键要素。
图2。 在八台不同的天博体育app下载-200000ne激光器上测得的1Hz-100 kHz范围内的相对功率噪声。绿线代表噪声消除器关闭时八台激光器的平均rpn。经参考文献2
他们的研究表明，所有激光器输出参数的设备间差异非常小。图，所有激光器输出参数的设备间差异非常小。图，其中显示这八台测试激光器始终具有较低的相对功率噪声。作者总结了他们对这八台，其中显示这八台测试激光器始终具有较低的相对功率噪声。作者总结了他们对这八台天博体育app下载激光器的详尽研究，指出，“”特征测试结果表明npro是高度稳定的激光源，并且不同样品之间的差异相当小“，”，“，“npro非常适合在干涉引力波探测器中运行。由于它们具有低且稳定的频率噪声以及快速高动态范围频率执行器，因此在需要更多输出功率的情况下，它们特别适合用作放大器或注入锁定配置的主振荡器。”
图 3. 频率噪声的长期小变化在幅度上与观察到的相同参数的设备间小变化相似。该图显示了运行3,600小时后的天博体育app下载2000的数据，以及每24小时测量一次的噪声（红线）。中值噪声由蓝线表示。经参考文献2
单台天博体育app下载激光器的长期测试也证实了在3600小时的测试期间，所有测得的输出参数都具有出色的稳定性。如图，所有测得的输出参数都具有出色的稳定性。如图，作者指出，，，“对频率噪声的长期测量表明，噪声似乎非常稳定，并且多次测量之间的变化很小。”
图 4. 激光器h 长期特征测试过程中指向波动的直方图（为了清晰起见，省略了统计堆栈之间的垂直线）。对于每个自由度作者指出，环境因素限制了这些测量结果的稳定性。）
图4中总结了长期稳定性的另一个例子。具体来说，尽管这些测量存在一些环境引起的（气流）
总结
在之前的天博体育app下载白皮书中，我们解释了单向非平面环形腔振荡器（npro）结构和有源噪声消除器技术的组合如何使相干天博体育app下载激光器成为适合要求严苛的窄线宽应用的最低噪声源。在本白皮书中，我们看到这些说法得到了独立验证
天博体育app下载激光器和高功率天博体育app下载mopa型号的线宽≤3kHz，非常适合各种要求严苛的应用，包括原子捕获、压缩态研究、量子光学、引力波探测、光纤传感和尖端相干通信研究。这些应用对激光噪声和线宽的要求都不如gwd高
参考文献
[1]R.E.Bartolo，A.Veten和C.K.Kirkendal，Proc。 Spie Vol。 7503，750370-1（2009）
[2]p。 Kwee和B. Willke，Appl.Opt。 47，6022（2008）
[3]b。 P.Abbottet al。（Ligo Scientific合作与处女座合作），Phys.Rev。 Lett.116，061102（2016）
[4]参见Coherent，Corp.天博体育app下载数据表
[5]b。威尔克et al.，class.quantum grav.25（2008）114040。http：//dx.doi.org/10.1088/0264-9381/25/11/114040