Применение низкочастотного оптического резонанса для регистрации высокочастотных гравитационных волн

необходимо проведение исследований, направленных на разработку

высокочувствительных лазерных интерферометров.

В настоящее время реализуется несколько проектов поиска гра-

витационных волн, например проекты LIGO (США), VIRGO (Ита-

лия, Франция), TAMA-300 (Япония), GEO 600 (Германия) и др. [1–4].

Основная их особенность — попытка регистрации коротких всплесков

гравитационных волн астрофизического происхождения от достаточ-

но редких событий, таких как коллапс звезд с образованием черной

дыры или слияние нейтронных звезд [5, 6]. Для регистрации указан-

ных событий разрабатываются детекторы, имеющие максимальную

чувствительность в диапазоне частот 100. . . 1000 Гц.

Еще один возможный источник гравитационно-волнового возму-

щения — реликтовые гравитационные волны, возникающие на пер-

воначальной стадии формирования Вселенной. Согласно последним

теоретическим расчетам широкого класса космологических моделей,

для таких волн должно наблюдаться достаточно резкое возрастание

(достигающее 3–4 порядков) спектральной плотности энергии грави-

тационных волн для частот

. . .

Гц [7–9]. С предсказанием су-

ществования высокочастотных гравитационно-волновых возмущений

связаны попытки создания гравитационных детекторов, настроенных

на регистрацию возмущений в указанном диапазоне волн [10, 11].

Цель настоящей работы — анализ возможности использования

явления низкочастотного оптического резонанса в интерферомет-

ре Фабри – Перо для регистрации высокочастотных гравитационно-

волновых возмущений.

Впервые идея применения интерферометра Майкельсона для реги-

страции гравитационных волн была предложена в 1962 г. [12]. Сейчас

она широко используется во всех лазерных интерференционных гра-

витационных антеннах, в которых в плечах интерферометра Майкель-

сона располагаются интерферометры Фабри – Перо [13].

Один из перспективных методов повышения чувствительности

гравитационных антенн в высокочастотной области спектра — ис-

пользование явления низкочастотного оптического резонанса, наличие

которого в интерферометрах Фабри – Перо установлено в работе [14].

Предварительный анализ чувствительности интерферометра Фабри –

Перо в высокочастотной области спектра выполнен в работе [15].

Проведем расчет чувствительности гравитационно-волнового дат-

чика в высокочастотной области спектра, основанного на явлении

низкочастотного оптического резонанса. Согласно работам [14–18], за-

пишем выражения для мощности падающего на интерферометр Фаб-

ри – Перо монохроматического лазерного излучения (

) и мощности

ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2015. № 1