Диссертация (1103862), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Выполнена совместная оптимизация квантового шума и броуновского шума покрытий зеркал в лазерных детекторах гравитационных волн, в частности,при инжекции сжатых квантовых состояний. Показано, что в детекторах второгопоколения совместная оптимизация этих шумов может обеспечить рост отношения сигнал-шум на 20-30% в зависимости от типа источника сигнала.2. Показано, что используя эффект отрицательной оптической инерции, который может иметь место в лазерных интерферометрах с двухчастотной накачкой, можно значительно (почти в 2 раза) увеличить отношение сигнал-шум длянизкочастотных источников гравитационно-волнового излучения (типа слиянийчерных дыр с черными дырами или черных дыр с нейтронными звездами).3. Предложен новый режим антисимметричных оптических накачек, который,за счет использования квантовых корреляций между шумами обратного флуктуационного влияния этих накачек, обеспечивает схожую со случаем квантовогоизмерителя скорости частотную зависимость квантового шума.
Этот режим позволяет в широкой полосе частот достигать и до некоторой степени превосходитьстандартный квантовый предел.4. Показано, что используя несколько пар антисимметричных накачек, можносоздать ксилофонную конфигурацию детектора в рамках единственного интерферометра Майкельсона.
Такая схема позволяет чрезвычайно гибко изменятьчастотную зависимость спектральной плотности квантового шума, оптимизируяее под различные источники сигнала.5. Выполнен расчет квантовых шумов для планируемого детектора третьегопоколения, основанного на интерферометре Саньяка с длиной плеч, не позволяющей использовать стандартное одномодовое приближение.
Показано, что такой детектор способен обеспечить чувствительность измерений, сравнимую счувствительностью двух интерферометров Майкельсона в ксилофонной конфи112гурации. При этом детектор Саньяка существенно менее требователен к степениоптических потерь в фильтрующем резонаторе — допустимая величина удельных потерь (на единицу длины) может быть увеличена примерно в 10 раз.БлагодарностиАвтор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю, Ф. Я.
Халили, за переданные научные знания и демонстрацию того, чтоявляется физическим чутьем и мудростью, и Ш. Л. Данилишину за плодотворную совместную работу и ценный вклад в научные достижения диссертанта.Благодаря их заботе по интегрированию своих учеников в международную научную деятельность, автор смог познакомится с зарубежной наукой и принятьучастие в работе LSC. Диссертант благодарит Я.
Чена (США) за поддержку рабочих поездок и теплый прием в Калифорнийском технологическом институте.Автор выражает признательность коллективу кафедры физики колебаний и, впервую очередь, С. П. Вятчанину, В. П. Митрофанову, М. Л. Городецкому иЮ. И. Воронцову за действительно полезные и интересные спецкурсы.113Список литературы1. Voronchev N.
V., Danilishin S. L., Khalili F. Y. Trade-off between quantumand thermal fluctuations in mirror coatings yields improved sensitivity of gravitational-wave interferometers // Physical Review D. 2012. Vol. 86, no. 12.P. 122003(1–12).2. Ворончев Н. В., Данилишин Ш. Л., Халили Ф. Я. Отрицательная оптическая инерция в оптомеханических системах // Оптика и Спектроскопия.2012.
Т. 112, № 3. С. 418–426.3. Korobko M., Voronchev N., Miao H., Khalili F. Y. Paired carriers as a way toreduce quantum noise of multicarrier gravitational-wave detectors // PhysicalReview D. 2015. Vol. 91, no. 4. P. 042004(1–13).4. Ворончев Н. В., Данилишин Ш. Л., Халили Ф. Я. Интерферометр Саньякакак гравитационно-волновой детектор третьего поколения // Вестник Московского Университета, серия 3: физика и астрономия. 2014.
№ 6. С. 81–89.5. Voronchev N. V., Tarabrin S. P., Danilishin S. L. Broadband detuned Sagnacinterferometer for future generation gravitational wave astronomy. 2015. arXiv:1503.01062.6. Acernese F., Barone F., . . . , Voronchev N. et al. Concepts and research for futuredetectors // General Relativity and Gravitation. 2014. Vol. 46, no. 5. P. 1700.7. Hild S., Barr B., . . . , Voronchev N. LIGO 3 Strawman Design, Team Red. 2012.URL: https://dcc.ligo.org/LIGO-T1200046/public.8. Narayan R., Piran T., Shemi A.
Neutron star and black hole binaries in theGalaxy // Astrophys. J. 1991. Vol. 379. P. L17–L20.9. Phinney E. S. The rate of neutron star binary mergers in the universe - Minimal predictions for gravity wave detectors // Astrophys. J. 1991. Vol. 380.P. L17–L21.10.
Postnov K. A., Yungelson L. R. The Evolution of Compact Binary Star Systems // Living Reviews in Relativity. 2006. Vol. 9, no. 6. P. 1–108.11411. Weber J. Gravitational-Wave-Detector Events // Physical Review Letters. 1968.Vol. 20. P. 1307–1308.12. Abramovici A., Althouse W. E., Drever R. W. P.
et al. LIGO: The Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory // Science. 1992. Vol. 256, no. 5055.P. 325–333.13. LIGO Home Page. URL: http://www.ligo.caltech.edu.14. Ando M., Arai K., Takahashi R. et al. Stable Operation of a 300-m Laser Interferometer with Sufficient Sensitivity to Detect Gravitational-Wave Events withinOur Galaxy // Physical Review Letters. 2001. Vol.
86, no. 18. P. 3950–3954.15. VIRGO Home Page. URL: http://www.virgo.infn.it.16. Willke B., Aufmuth P., Aulbert C. et al. The GEO 600 gravitational wave detector // Classical and Quantum Gravity. 2002. Vol. 19, no. 7. P. 1377–1387.17. GEO-600 Home Page. URL: http://geo600.aei.mpg.de.18. TAMA Home Page. URL: http://tamago.mtk.nao.ac.jp.19. Брагинский В. Б. Классические и квантовые ограничения при обнаружениислабых воздействий на макроскопический осциллятор // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1967. Т.
53. С. 1434–1441.20. Thorne K. S. The Scientific Case for Mature LIGO Interferometers. 2012. URL:https://dcc.ligo.org/LIGO-P000024.21. Fritschel P. Second generation instruments for the Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) // Proc. SPIE. 2003. Vol. 4856, no.
Gravitational-Wave Detection. P. 282–291.22. Smith J. R. The path to the enhanced and advanced LIGO gravitational-wave detectors // Classical and Quantum Gravity. 2009. Vol. 26, no. 11. P. 114013(1–8).23. Acernese F., Amico P., Alshourbagy M. et al. Virgo upgrade investigations //Journal of Physics: Conference Series.
2006. Vol. 32, no. 1. P. 223–229.24. Willke B., Ajith P., Allen B. et al. The GEO-HF project // Classical and QuantumGravity. 2006. Vol. 23, no. 8. P. S207–S214.25. LCGT Home Page. URL: http://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/gr/LCGT.html.11526. Kimble H. J., Levin Y., Matsko A. B. et al. Conversion of conventional gravitational-wave interferometers into QND interferometers by modifying their inputand/or output optics // Physical Review D.
2001. Vol. 65, no. 2. P. 022002(1–31).27. Braginsky V. B., Khalili F. Y. Gravitational wave antenna with QND speedmeter // Physics Letters A. 1990. Vol. 147, no. 5–6. P. 251–256.28. Chen Y. Sagnac interferometer as a speed-meter-type, quantum-nondemolitiongravitational-wave detector // Physical Review D. 2003. Vol. 67, no. 12.P. 122004(1–11).29. Blandford R., Thorne K. S. Applications of Classical Physics. 2003.30. Misner C. W., Thorne K.
S., Wheeler J. A. Gravitation. W. H. Freeman andCompany, 1973. P. 1279. ISBN: 0-7167-0344-0.31. Braginsky V. B., Khalili F. Y. Quantum Measurement. Cambridge UniversityPress, 1992.32. Danilishin S. L., Khalili F. Y. Quantum Measurement Theory in Gravitational-Wave Detectors // Living Reviews in Relativity. 2012. Vol. 15, no. 5.P. 1–147.33. Caves C.
M., Schumaker B. L. New formalism for two-photon quantum optics.I. Quadrature phases and squeezed states // Physical Review A. 1985. Vol. 31,no. 5. P. 3068–3092.34. Schumaker B. L., Caves C. M. New formalism for two-photon quantum optics.II. Mathematical foundation and compact notation // Physical Review A.
1985.Vol. 31, no. 5. P. 3093–3111.35. Callen H. B., Welton T. A. Irreversibility and Generalized Noise // PhysicalReview Series II. 1951. Vol. 83, no. 1. P. 34–40.36. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Статистическая физика. Часть 1. Издание 3-е,дополненное и переработанное изд. Наука, 1976.
С. 584.37. Wang M., Bond C., Brown D. et al. Realistic polarizing Sagnac topology withDC readout for the Einstein Telescope // Physical Review D. 2013. Vol. 87,no. 9. P. 096008(1–16).11638. Born M., Wolf E., Bhatia A. B. et al. Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Diffraction of Light. 7 edition.
Cambridge:Cambridge University Press, 1999. P. 985.39. Mandel L., Wolf E. Optical coherence and quantum optics. Cambridge: Cambridge University Press, 1995.40. Stokes G. G. On the perfect blackness of the central spot in Newton’s rings,and on the verification of Fresnel’s formulae for the intensities of reflected andrefracted rays // The Cambridge and Dublin Math. J. 1849. Vol. 4. P. 1–14.41. Buonanno A., Chen Y. Quantum noise in second generation, signal-recycledlaser interferometric gravitational-wave detectors // Physical Review D. 2001.Vol. 64, no. 4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
