Лазерный мир

Филатов Юрий Владимирович // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2017

В феврале 2016 г. в журнале «Physicalreviewletters» была опубликована статья «Observation of Gravitational Wavesfroma Binary Black Hole Merger» [1], в которой описано первое в истории человечества прямое наблюдение гравитационных волн, произведенное 14 сентября 2015 г. в 09:50:45 UTC двумя детекторами Лазерной интерференционной обсерватории гравитационных волн (LIGO) в Хэнфорде и Ливингстоне (США). Оба детектораодновременно обнаружили прохождение сигнала гравитационных волн, частота сигнала которых линейно изменялась от 35 до 250 Гц с максимальной относительной амплитудой 1.0 х 10-21. Полученный результат соответствует сигналу, предсказываемому общей теорией относительности для слияния двух черных дыр.В 1916 г., через год после формулировки уравнений общей теории относительности, Альберт Эйнштейн предсказал существование гравитационных волн и показал, что их источником могут быть тела огромной массы, двигающиеся с большими ускорениями. Результат был получен учеными 127 организаций из 20 стран, в том числе сотрудниками Московского государственного университета иНиже-городского института прикладной физики РАН.

Рассмотренные принципы были реализованы в начале 2000-х и позволили существенно увеличить чувствительность. Были созданы ТАМА 300 в Японии (длина плеча интерферометра 300 м), GEO 600 в Германии (длина плеча интерферометра 600 м), Virgo в Италии (длина плеча интерферометра 3000 м) и Лазерная интерференционная обсерватория ГВ (LIGO) в США (длина плеча интерферометра 4000 м). Совместное использование этих систем для реализации попыток обнаружения ГВ в период с 2002 по 2011 гг. не дало положительных результатов. В 2015 г. была создана улучшенная версия LIGO -AdvancedLIGO, которая начала использоваться для обнаружения ГВ. На рис.3 представлена оптическая схема лазерного интерферометра обсерватории ГВ LIGO[5].Все компоненты схемы, кроме лазера и фазового модулятора находятся в камере сверх высокого вакуума и закреплены на сейсмически изолированных платформах.

Выдающиеся результаты, полученные при использовании лазерной интерферометрии для регистрации гравитационных волн, необходимо проанализировать с точки зрения возможности использования разработанных концепций в других областях, и в частности в области навигационных измерений.

Гравиметрия. В феврале 2017 г. на конференции «Навигация по гравитационному полю Земли» состоялся доклад В.И.Пустовойта и др. «О возможности повышения точности гравитационных измерителей на основе современных лазерных интерферометров», в котором предлагается использовать интерферометры Фабри-Перо в схеме абсолютного баллистического гравиметра [6].

По оценкам авторов погрешность измерения ускорения свободного падания при использовании в измерительной схеме интерферометра Фаб-ри-Перо должна уменьшится на 1-2 порядка.

Оптические гироскопы. Другим направлением возможного использования развитых подходов в интерферометрии является разработка оптических гироскопов. Наиболее известным гироскопом, работающим на основе интерференционных эффектов, является волоконно-оптический гироскоп (рис. 6). Волоконно-оптический гироскоп является фактически интерферометром Саньяка и работает с использованием двухлучевой интерференции

Полное содержание на https://cyberleninka.ru/article/n/obnaruzhenie-gravitatsionnyh-voln-s-pomoschyu-lazernoy-interferometrii-i-vozmozhnost-povysheniya-tochnosti-navigatsionnyh-izmereniy/pdf