[发明专利]引力波探测装置设计及其方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及利用TRIZ和光学干涉原理实现的精密测量领域，尤其涉及一种引力波探测装置设计及其方法。 

背景技术

爱因斯坦在创立广义相对论时，预言了引力波的存在。运用广义相对论引力辐射理论推导出关于引力波的三个结论：(1)引力波是存在的，以光速传播；(2)引力波是横波，有两种偏振态；(3)不存在单极和偶极的引力辐射，只要系统质量四极矩的三阶导数不为零，就有引力波被辐射。引力波带有能量，因而可以被检测。 

天文学家已间接验证了引力波的存在。1993诺贝尔物理奖得主是美国的泰勒(J.H.Taylor)和赫尔斯(R.A.Hulse)，得奖原因是他们对脉冲双星PSRl913+16的发现和研究，这个双脉冲星系统成为存在引力波的第一个间接观测证据。进而人类更加渴望直接探测到引力波，引力波探测的主要目的是探测引力波动效 

应，这不仅是直接检验爱因斯坦广义相对论，提供引力波存在的直接证据，其更大目的是认识宇宙的结构和演化过程的新奥秘。目前所进行的引力波探测活动大部分集中在利用地面激光干涉引力波探测器探测高频引力波，以及为预计能在2018年后实现的利用空间激光干涉引力波探测器探测中低频引力波进行的开发和准备工作。

TRIZ是基于千百万个高水平发明专利的统计而提炼出来的创新方法，是科学发现、技术研发和制造过程的精髓，是当今世界最先进的创新方法之一。在科学技术部、发展改革委、教育部和中国科协印发的《关于加强创新方法工作的若干意见》中，TRIZ作为重点推广的创新方法。 

本发明专利利用TRIZ和光学干涉原理设计了一种高频引力波测量装置，在地面上探测高频引力波。 

发明内容

本发明专利提出利用TRIZ和光学干涉原理研究光学干涉仪的技术进化路线。从源头对贾民(Jiman)干涉仪进行分析，发现该仪器系统的适应性较差，限制了一些实验，根据2008TRIZ矛盾矩阵表推荐的八个相关发明原理作为技术进化路线，使用前三个发明原理将贾民干涉仪进化成迈克耳孙干涉仪，使用剩余的五个发明原理将迈克耳孙干涉仪进化成引力波探测装置。如图3所示，该仪器包括1.激光器；2.循环镜；3.半透明半反射玻璃；4.相位调节器；5.反射镜；6.相位调节器；7.反射镜；8.光电二极管；9.差分器；10.相关器。引力波探测装置的原理为：由3个检验质量组成光学干涉仪的2个光臂。当2光臂相互垂直时，在入射引力波的作用下，2个光臂以相反的相位随着入射引力波振动。激光器发射的光束往返于2个光臂的检验质量之间。当有入射引力波存在的情况下，光电转换器件接收到从2个光臂来的光束间的位相差就会变化。激光干涉仪的臂长越长，能探测到的位相差也就越大。引力波高频带(10 Hz一10 kHz)是引力波探测装置最敏感的频带。本发明专利的有益效果是：简单实用，操作方便，便于科研等应用价值。 

附图说明

下面结合附图对本发明专利进一步说明。 

图1是贾民(Jiman)干涉仪光路图。 

图2是迈克尔孙干涉仪光路图。 

图3是引力波探测装置光路图。 

图1中S为激光器以及两块等厚度的玻璃块。 

图2中1.激光器；2.透明玻璃；3. 半透明半反射玻璃；4. 透明玻璃；5. 反射镜；6. 透明玻璃；7. 反射镜；8. 毛玻璃屏。 

图3中1.激光器；2.循环镜；3.半透明半反射玻璃；4. 相位调节器；5.反射镜；6.相位调节器；7.反射镜；8.光电二极管；9.差分器；10.相关器。 

具体实施方式