Laser interferometry for LISA and satellite geodesy missions
- verfasst von
- Katharina-Sophie Isleif
- betreut von
- Karsten Danzmann
- Abstract
Die Entwicklung von Laserinterferometern für präzise Längenänderungsmessungen im 1mHz-Frequenzbereich ist das Kernthema dieser Arbeit. Diese finden Anwendung in der Detektion von Gravitationswellen und der Messung des Erdschwerefeldes aus dem Weltraum. Verschiedene Interferometerkonzepte wurden für die Laser Interferometer Space Antenna (LISA)- und zukünftige geodätische Missionen innerhalb der hier dargestellten Arbeit am Albert-Einstein-Institut (AEI) in Hannover zwischen 2014 und 2018 untersucht. Der erste Teil dieser Arbeit befasst sich mit einer Designstudie über unterschiedliche Phasenreferenzverteilungssysteme (PRDSs) für LISA. Das derzeitige Design sieht das sogenannte Telescope Pointing als Basis-Mechanismus vor, wodurch eine Backlink-Verbindung zwischen zwei rotierenden optischen Bänken innerhalb eines Satelliten benötigt wird. Die Laser werden hiermit zwischen den beiden Interferometern ausgetauscht. Eine konkrete Realisierung dieses Backlinks ist eine der letzten offenen Fragen für das optische Design von LISA. Das sogenannte Drei-Backlink Interferometer (TBI) wurde speziell entworfen und dient als Testumgebung, in welcher drei Backlinks in einem einzelnen Aufbau miteinander verglichen werden. Optische Simulationen und eine Vorhersage möglicher Rauschquellen werden in dieser Arbeit präsentiert. Eine Freistrahl-Verbindung zwischen zwei rotierenden Bänken wurde bereits untersucht und es konnte gezeigt werden, dass die experimentelle Infrastruktur voll funktionsfähig ist. Das Design des Drei-Backlink Experiments ist abgeschlossen und es wird derzeit konstruiert. Der zweite Teil dieser Arbeit beschreibt alternative Interferometertechniken um die Komplexität optischer Aufbauten zu reduzieren. Moderne digitale Verarbeitungssysteme werden benutzt, um die gewünschte Phaseninformation zurückzugewinnen. Eine Vereinfachung der Optik ermöglicht den Betrieb mehrerer Kanäle gleichzeitig und die Auslesung vieler Freiheitsgrade. Diese Techniken werden in zukünftigen Satelliten-Gradiometern benötigt, um die Bewegung mehrerer Testmassen zu bestimmen. Dies wurde in einem optischen Aufbau mit nur einer einzelnen optischen Komponente simuliert. Mit tiefen Laserfrequenzmodulationen (DFMI), einer im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Methode, konnte eine Messgenauigkeit von unter 1.0 pm/√Hz bei 100mHz erreicht werden.
- Organisationseinheit(en)
-
QUEST Leibniz Forschungsschule
- Typ
- Dissertation
- Anzahl der Seiten
- 241
- Publikationsdatum
- 2018
- Publikationsstatus
- Veröffentlicht
- Elektronische Version(en)
-
https://doi.org/10.15488/3526 (Zugang:
Offen)
