[發(fā)明專利]引力波探測裝置設(shè)計及其方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310249675.5
• 申請日: 2013-06-24
• 公開（公告）號: CN103308952A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳壽煜;張宇紅;吳佳蓬
• 申請（專利權(quán)）人: 江南大學
• 主分類號: G01V7/00
• 分類號: G01V7/00;G01V8/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種引力波探測裝置設(shè)計及其方法，其特征在于它包括:?1.激光器；2.循環(huán)鏡；3.半透明半反射玻璃；4.?相位調(diào)節(jié)器；5.反射鏡；6.相位調(diào)節(jié)器；7反射鏡；8.?光電二極管；9.?差分器；10.相關(guān)器。

2.如權(quán)利要求1所述的一種高頻引力波測量裝置，其特征在于所述的由3個檢驗質(zhì)量組成光學干涉儀的2個光臂；當2光臂相互垂直時，在入射引力波的作用下，2個光臂以相反的相位隨著入射引力波振動；激光器發(fā)射的光束往返于2個光臂的檢驗質(zhì)量之間，當有入射引力波存在的情況下，光電轉(zhuǎn)換器件接收到從2個光臂來的光束間的位相差就會變化，激光干涉儀的臂長越長，能探測到的位相差也就越大，高頻引力波(10?Hz一10?kHz)是高頻引力波測量裝置最敏感的頻帶。

3.?一種使用如權(quán)利要求1所述裝置設(shè)計涉及TRIZ和光學干涉原理的設(shè)計方法，其特征在于包括如下步驟：本發(fā)明提出利用TRIZ和光學干涉原理研究光學干涉儀的技術(shù)進化路線，引力波探測裝置是由邁克耳孫干涉儀進化而成的，邁克耳孫干涉儀是由賈民(Jiman)干涉儀進化而成的；在圖1中，我們通過實驗對賈民(Jiman)干涉儀進行分析，賈民(Jiman)干涉儀的干涉條紋明亮度比較高，但是兩相干光束A和B分開的間隔與平行玻璃板厚度有關(guān)，這一間隔通常比較小,?限制了一些實驗，因此儀器系統(tǒng)的適應(yīng)性較差；表1??2008TRIZ矛盾矩陣表

?根據(jù)2008TRIZ矛盾矩陣表，應(yīng)該改善儀器系統(tǒng)的“適應(yīng)性”，然而減弱（惡化）干涉條紋的“明亮度”；“適應(yīng)性”和“明亮度”的工程參數(shù)序號分別為32及23，在矩陣表中，第32行與23列交叉處所對應(yīng)的矩陣元素的數(shù)字為推薦的發(fā)明原理序號，即1，32，35，24，17，19，28，26；根據(jù)TRIZ推薦的8個發(fā)明原理作為技術(shù)進化路線，使用前三個發(fā)明原理將賈民干涉儀進化成邁克耳孫干涉儀，使用剩余的五個發(fā)明原理將邁克耳孫干涉儀進化成引力波探測裝置；根據(jù)TRIZ推薦的發(fā)明原理1分割：將物體分割獨立的部分；將圖1中的兩塊玻璃分割成六塊較薄玻璃，分別放置圖2中2、3、4、5、6和7；發(fā)明原理32改變顏色：改變一個物體的透明度；將圖2中3玻璃改變?yōu)榘脲冦y玻璃板，使其為半透明半反射玻璃；發(fā)明原理35改變特性：改變濃度或密度；在圖2中，改變3半透明玻璃成分的濃度，使A線和B線間隔分開后更清晰；改變玻璃5和7部分成分濃度，將其改變成反射鏡，3、4和6仍然是透明玻璃；以上三個發(fā)明原理將賈民干涉儀進化成邁克耳孫干涉儀；根據(jù)TRIZ推薦的發(fā)明原理24、中介物：使用中間物體來傳遞或者執(zhí)行一個動作；引力波作為中間物體可以執(zhí)行一個動作；引力波垂直于激光的傳播方向會產(chǎn)生與激光同頻率擾動的光子流，使干涉條紋發(fā)生移動；發(fā)明原理17、轉(zhuǎn)變到新維度：把光線投射到鄰近的區(qū)域；因為引力波太弱了，把光線投射到鄰近的區(qū)域，增加光程，使干涉臂的有效長度增加，才能提高測量精度，如圖3所示，根據(jù)發(fā)明原理17我們采用兩種方法增加光程：（1）增加4和5之間的距離L₁，增加6和7之間的距離L₂；（2）將圖2中4和6的透明玻璃改為圖3中4和6的相位調(diào)節(jié)器，將2透明玻璃改為循環(huán)鏡，使激光在4和5之間多次反射，使激光在6和7之間多次反射；?發(fā)明原理19、周期性動作：如果作用已經(jīng)是周期的，則改變其頻率；當引力波來到時，作用于引力波探測裝置光臂的激光上，改變了激光的頻率，使干涉條紋發(fā)生移動；發(fā)明原理28、代替機械系統(tǒng)：用光、聲、熱、嗅覺系統(tǒng)代替機械系統(tǒng)；當引力波到達時，改變了激光的頻率，使干涉條紋發(fā)生移動，用光電二極管探測干涉條紋移動引起的光強變化，判定引力波的存在；發(fā)明原理26、復制：用光學圖像代替物體(或物體系統(tǒng))，然后縮小或放大它；通過8光電二極管的光強變化，利用9差分器和10相關(guān)器復制光強與相位之間的關(guān)系，得到相位的變化，獲得待測引力波的值；以上使用五個發(fā)明原理將邁克耳孫干涉儀進化成引力波探測裝置。