Заключение кафедры БПП (Многопараметрическая оптимизация лазерных интерферометрических детекторов гравитационных волн)

УТВЕРЖДАЮ декана физического факультета ГУ именф И~В. Ломоносова, » ""' 20 г. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Физический факультет Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова» Диссертация «Многопараметрическая оптимизация лазерных интерферометрических детекторов гравитационных волн» выполнена на кафедре физики колебаний физического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова. В период подготовки диссертации соискатель Ворончев Никита Викторович являлся аспирантом кафедры физики колебаний физического факультета МГУ имени М.

В. Ло- моносова. В 2010 году окончил физический факультет МГУ имени М. В. Ломоносова по специальности «фундаментальная радиофизика и физическая электроникам Удостоверение о сдачи кандидатских экзаменов выдано в 2013 г. физическим факультетом МГУ имени М. В. Ломоносова Научный руководитель — доктор физико-математических наук Халили Фарит Явдатович, профессор кафедры физики колебаний физического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова. По итогам обсуждения принято следующее заключение: Диссертация Н.

В. Ворончева посвящена проблеме снижения квантового шума лазерных интерферометрических детекторов гравитационных волн. Основная цель— теоретическая разработка новых и оптимизация уже существующих схем детекторов с последующим проведением сравнительного анализа их чувствительности. Актуальность работы обусловлена тем, что чувствительность готовящихся в настоящее время детекторов второго поколения (Адчапсед ЫСО) будет в основном ограничиваться квантовыми шумами и вплотную приблизится к т.н.

стандартному квантовому пределу (СКП). Детекторы последующих поколений 2.5 и 3 должны уже превзойти этот предел. В диссертации получены следующие новые результаты: 1. Впервые предложен метод совместного учета квантового шума и броуновского шума отражающих покрытий зеркал, играющих роль пробных тел прецизионных оп- тических измерителей и показано, что соответствующая оптимизация параметров гравитационно — волнового детектора типа Аб~апсеб ЫСО может позволить увеличить его чувствительность на 20 — 30% (в зависимости от типа источника сигнала). 2. В работе впервые проведена полная численная оптимизация параметров гравитационно — волнового детектора с двойной оптической накачкой. Показано, что для низко- частотных источников сигнала увеличение чувствительности в режиме отрицательной оптической инерции может достигать 90% по сравнению со случаем традиционного однолучевого детектора.

3. Предложен принципиально новый режим антисимметричных оптических накачек, в котором многолучевая конфигурация измерителя смещения, основанного на интерферометре Майкельсона, обладает схожей с квантовым измерителем скорости частот- ной зависимостью квантового шума, что позволяет в широкой полосе частот достигать и даже до некоторой степени превосходить 'СКП. 4.

Установлена возможность создания т.н. "ксилофонной" конфигурации детектора в рамках единственного интерферометра Майкельсона путем использования нескольких пар оптических накачек, что позволяет чрезвычайно гибко настраивать форму частотной зависимости спектральной плотности квантового шума. Используя оригинальные выражения, описывающие квантовый шум такого прибора, проведена полная численная оптимизация его параметров. 5. Впервые выполнен расчет квантового шума детектора, основанного на интерферометре Саньяка с длиной плеч, не позволяющей применять стандартное одномодовое приближение.

С помощью численной оптимизации параметров детектора продемонстрировано, что такой детектор способен обеспечить широкополосную чувствительность, сравнимую с чувствительностью двух интерферометров Майкельсона в "ксилофонной" конфигурации. При этом детектор Саньяка существенно менее требовате- лен к степени оптических потерь в фильтрующем резонаторе — допустимая величина удельных потерь (на единицу длины) может быть увеличена примерно на один поря- док. Диссертация Н. В. Ворончева является квалифицированным научным исследованием, результаты которого представляют несомненный научный интерес. Практическая значимость результатов работы определяется возможностью их непосредственного использования для оптимизации работы гравитационно †волнов де- текторов второго поколения, а также при проектировании детекторов будущих поколений и иных схем прецизионных измерений.

Достоверность полученных результатов обусловлена использованием в работе современных физических моделей, корректного математического аппарата, надежных компьютерных программ, а также подтверждается опубликованием проведенных исследований в ведущих международных журналах. Все основные результаты диссертации, выносимые на защиту, опубликованы в рецензируемых научных изданиях, включенных в перечень ВАК: 1. ЪогопсЬеч Ь1. Ъ'., Пап111вЬш Б. 1., КЬа1111 Р.

У., "Тгаг1е-о11 Ье~лчееп с1папгпш апг1 1Ьегша1 Йпсгпа11опв ш пштог соа11пйв у1е1сЬ ппргочег1 вепв111ч11у оГ 8гач1гагюпа1— чгаче 1пгегГегошегегв", РЬув1са1 Веч1ев О, Ъ'о1. 86, по. 12, Р. 122003 (2012); 2. Ворончев Н. В., Данилишин Ш. Л., Халили Ф. Я., "Отрицательная оптическая инерция в оптомеханических системах", Оптика н Спектроскопия, Т. 112, №3, С. 418 †4 (2012); 3. КогоЫсо М., Ъ'огопсЬеч Ь1., М1ао Н., КЬаИ1 Р.

У., "Ра1гед сагпегв ав а жау го гес1псе с~папгпш по1ве оГ шп111сагг1ег 8гач11а11опа1 — жаче дегесгогв", РЬув1са1 Неч1ев О, Уо1. 91, по. 4, Р. 042004 (2015); 4. Ворончев Н. В., Данилишин Ш. Л., Халили Ф. Я, "Интерферометр Саньяка как гравитационно — волновой детектор третьего поколения", Вестник Московского Университета, серия 3: физика и астрономия, №6, С. 81 — 89 (2014).

Результаты диссертации были доложены на следующих международных конференциях и совещаниях: — УП семинаре памяти Д.Н. Клышко (Москва, 2011); — "? БС вЂ” Ъ'1гйо Меег1п8" (КгаЬотч, Ро1апг1, 2010; Са1певч111е, 15БА, 2011); — "201Ь 1пгегпа11опа1 СопГегепсе оп Сепега1 Не1а11ч11у аль Сгач11а11оп апб 10$Ь Аша1Й Соп1егепсе оп Сгач11а1юпа1 ЪУачев" (ЪЪ'агватч, Ро1апс1, 2013); — "Сгач11агюпа1Маме РегесСогв 1ог 1Ье Ь1ехг Песабе ЪЪог1свЬор" (Е1Ьа, 11а1у, 2013). Все представленные в диссертации результаты получены лично автором.

Им были созданы компьютерные программы для моделирования процессов в лазерных детекторах и их оптимизации, выполнены аналитические и численные расчеты. Постановка научных задач осуществлялась совместно с научным руководителем. Подготовка публикаций проводилась совместно с соавторами. Настоящая диссертационная работа удовлетворяет всем требованиям Положения о присуждении ученых степеней, предъявляемым к кандидатским диссертациям. Заключение принято на заседании кафедры физики колебаний физического факультета МГУ имени М. В.

Ломоносова. Присутствовало на заседании Д чел. Результаты голосования: «з໠— ~~чел., «проти⻠— 46~ чел., «воздержалось» И~' чел. пр * №и * РК ~фЯЙ 20~~ С. П. Вятчанин Зав. кафедрой физики колебаний, д.ф.-м.н., профессор Ученый секретарь кафедры физики колебаний, к.ф.-м.н., ст. преподаватель Т. В. Косых Диссертация «Многопараметрическая оптимизация лазерных интерферометрических детекторов гравитационных волн» Ворончева Никиты Викторовича рекомендуется к защите на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.01 — приборы и методы экспериментальной физики. .