Modeling, fabrication, and readout of compact optomechanical accelerometers
Modeling, fabrication, and readout of compact optomechanical accelerometers
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紧凑型光机械加速度计的建模、制造和读数
DOI：
10.1117/12.2655490
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发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Guzmán, Felipe
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Martinez, Brina B.;Nelson, Andrea;Hines, Adam;Mock, Jonathan P.;Valdes, Guillermo;Sanjuan, Jose;Guzmán, Felipe
高灵敏度加速度计是许多应用的关键，包括地基引力波（GW）探测器，现场或卫星重力测量，以及惯性导航系统。我们将介绍我们的工作，光学机械加速度计的基础上的机械谐振器的微加工和集成与激光干涉仪读出其测试质量动态下存在的外部加速度的发展。我们将讨论由熔融石英和硅制成的紧凑型毫米级谐振器的最新发展，该谐振器针对低于1 kHz的频率进行了优化，并表现出低机械损耗。虽然熔融石英在室温下表现出高的机械品质因数，但硅器件在非常低的温度下表现得更好，这对于未来的地面引力波探测器特别重要，其中低温环境将用于提高观测站的灵敏度。我们将报告我们的设计，建模和硅基谐振器的制造过程，并通过高度紧凑的基于光纤的法布里-珀罗腔呈现其特性。
High-sensitivity accelerometers are key for many applications including ground-based gravitational wave (GW) detectors, in-situ or satellite gravimetry measurements, and inertial navigation systems. We will present our work on the development of optomechanical accelerometers based on the micro-fabrication of mechanical resonators and their integration with laser interferometers to read out their test mass dynamics under the presence of external accelerations. We will discuss the latest developments on compact millimeter-scale resonators made of fused silica and silicon, optimized for frequencies below 1 kHz and exhibiting low mechanical losses. While fused silica has demonstrated high mechanical quality factors at room temperature, silicon devices perform significantly better at very low temperatures, which is particularly relevant for future ground-based gravitational wave detectors where cryogenic environments will be used to improve the sensitivity of the observatories. We will report on our design, modeling, and fabrication process for the silicon-based resonators and present their characterization by means of highly compact fiber-based Fabry-Perot cavities.
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