空间引力波探测中激光波前误差分析

【摘要】：广义相对论预言了引力波的存在。与电磁波类似,引力波是一种横波,可引起时空的扰动,但是由于其效应非常小,目前还没有直接的证据表明引力波确实存在。 想要探测引力波,首先我们要先了解引力波源。引力波源主要分为人工引力波源和天体引力波源两类。从二十世纪中期开始,根据不同的引力波源,科学家们设计了不同的实验来探测引力波。根据探测引力波的原理进行划分,主要分为共振型棒式天线和激光干涉仪探测器两种方法,其中激光干涉仪探测器是目前的主流探测方法。 LISA作为空间引力波探测中的宏伟计划,目前正在实施中。其原理与迈克尔逊干涉仪类似,当引力波信号到来时,可引起两激光器之间的臂长发生变化,我们可通过测量干涉条纹的变化来探测到引力波的存在。由于其对激光波前和指向的要求非常高,因此其中的激光波前失真问题就显得非常的重要。在早期的分析中,美国的Peter L Bender教授和德国的Walter Winkler教授对激光的TEM00模进行了详细的分析。本文在此基础上,重新计算了激光TEMoo模的波前误差,对原有结果给出大约50%的修正,并且对激光TEMlo模的波前误差也进行了详细的分析。提出利用TEMoo模与TEMlo模波前误差的差异,通过适当的线性组合,很好的消除了激光波前指向误差这一影响。