新的激光技术突破有助深入理解重力波

由西澳大学（University of West Australia）的重力波科学家领导，开发一种具有前所未有精度的新型激光模式传感器，该传感器将用于探测中子星的内部并测试广义相对论的基本极限。

西澳大学重力波发现卓越中心的研究助理亚伦·钟士（Aaron Jones）博士表示，西澳大学协调了重力波、超表面和光子学专家的全球合作，开创一种测量光结构的新方法，称为「本征模」（eigenmodes，德文，意思是「自己的模式」）。

钟士说：「好像激光干涉重力波天文台（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory，缩写 LIGO）、室女座干涉仪（Virgo interferometer）和日本神乐（KAGRA）这样的重力波探测器，存储大量的光功率，并且使用几对镜子来增加沿著探测器巨大臂存储的激光量，不过，如果每一对都有微小的失真，会将光线从完美的激光束中散射出去，会导致探测器中出现过多的噪音，从而限制灵敏度并使探测器离线。我们想测试一个想法，它可以让我们放大激光束并寻找可能限制探测器灵敏度的小功率摆动。」

钟士指出，电讯行业也遇到类似的问题，科学家正在研究使用多种本征模将更多数据通过光纤传输的方法。电讯科学家开发出一种使用简单设备测量本征模式的方法，但它对我们的目的不够敏感。我们想到使用超表面（一种超薄表面），具有以亚波长尺寸编码的特殊图案，并联系可以帮助我们制造的合作者。

该团队开发的概念验证装置比电讯科学家开发的原始设备灵敏一千多倍，研究人员现在希望将这项工作转化为重力波探测器。

西澳大学重力波发现卓越中心首席研究员赵春农副教授表示，这个发展是检测和分析重力波携带的信息的又一步，使我们能够以新的方式观察宇宙。

赵春农说：「如果我们要了解中子星的内部，并以前所未有的方式进一步观察宇宙，那么解决未来重力波探测器中的模式感知问题至关重要。」

【图、文：节译自西澳大学2022年5月30日新闻公布】研究全文刊登在2022年5月9日出版的 arXiv 论文预印本网站 ；标题是：Metasurface Enhanced Spatial Mode Decomposition

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