为了解决毫赫兹频段天基引力波探测中激光频率噪声和时钟噪声的抑制难题,并克服传统基于第二代时间延迟干涉(Time-Delay Interferometry,TDI)方案的复杂性与局限性,本研究提出了一种基于空间光钟(Space-borne Optical Clock,SOC)的探测器载荷设计与噪声抑制新方案。本文首先阐述了该方案的核心载荷设计,即在每颗航天器上配置星载光钟系统以替代传统的超稳晶振(Ultra-Stable Oscillator,USO)。接着,介绍了两种噪声同步抑制的实现机制,即通过将激光锁定在原子跃迁频率上,并利用光学频率梳将光钟频率下变频产生微波时钟信号。最后,基于最新研究中星载光钟的稳定度,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,在0.1mHz到1Hz的目标频段内对系统的噪声抑制性能进行了验证。理论与仿真结果表明:该方案在毫赫兹频段内将激光频率噪声和时钟噪声分别降低了两个和三个数量级;在全目标频段内,残余的激光和时钟噪声均远低于探测任务要求的本底噪声水平。此外,该设计使得第一代TDI技术即可满足任务要求,且无需加入额外的时钟噪声消除步骤。该方案在保证探测灵敏度的同时,显著提高了数据处理的简洁性与鲁棒性,并有效降低了对星间测距和时钟同步的精度要求。随着光钟小型化的发展,该方案在天基引力波探测任务中具有重要的应用前景。
LI et al. (Thu,) studied this question.
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