空间引力波探测望远镜初步设计与分析

引力波的直接观测已开启引力波天文学的新篇章,爱因斯坦的百年预言终获证实。空间引力波探测器使得探测0.1 m Hz^1 Hz频段丰富的引力波源成为可能,与地面引力波探测器互为补充,才可实现更加宽广波段的引力波探测,揭开宇宙早期的更多秘密。空间激光干涉引力波探测采用外差干涉测量技术,测量间距百万公里的两自由悬浮测试质量间10 pm量级的变化量。望远镜是激光干涉测量系统的重要组成部分,1 pm的光程稳定性及苛刻的杂散光要求,不同于传统的几何成像望远镜。本文根据空间太极计划任务需求,对望远镜的功能及技术要求进行了分析,并完成了原理样机的初步方案设计,针对百万公里远场波前分布,分析了望远镜系统的敏感性,同时完成了在轨光机热集成仿真,为后面原理样机的研制奠定了技术基础。

适用于光黏工艺的干涉仪公差保证方法

空间干涉测量系统是空间引力波探测的重要组成部分。本文介绍了一种全玻璃材料的差频激光干涉仪的组成结构和工作原理,对差频干涉仪中双相干光束的匹配对准难题,介绍了一种适用于光黏装配工艺的角度公差和位置公差保证方法。这种方法采用了监测系统和微量调整机构相结合的方式,首先,监控系统可以实现光线相对位置的实时测量,给出被调整光线的调整方向和调整量;然后,微量调整机构可以在平面移动和轴向转动3个自由度上,对目标器件实现微米量级的微量调整;监控过程和调整过程反复迭代,可实现对光学元器件的高精度位置控制和角度控制。实验结果表明,在调整方向上角度公差优于80μrad,位置公差优于85μm。本方案基本满足差频激光干涉仪的装配精度需求,为后续更高精度的装配奠定基础。