High-accuracy numerical models of Brownian thermal noise in thin mirror coatings
High-accuracy numerical models of Brownian thermal noise in thin mirror coatings
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薄镜涂层中布朗热噪声的高精度数值模型
DOI：
10.1088/1361-6382/acad62
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发表时间：
2023
影响因子：
3.5
通讯作者：
Moxon, Jordan
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Vu, Nils L.;Rodriguez, Samuel;Włodarczyk, Tom;Lovelace, Geoffrey;P Pfeiffer, Harald;S Bonilla, Gabriel;Deppe, Nils;Hébert, François;E Kidder, Lawrence;Moxon, Jordan
探测器测试质量中的布朗涂层热噪声限制了地球上现有引力波探测器的灵敏度。因此，精确的数值模型可以为当前和未来的引力波探测器中最小化布朗涂层热噪声的持续努力提供信息。这种数值模型通常需要大量的计算资源和时间，并且通常涉及封闭源代码的商业代码。相比之下，开源代码提供了对模拟物理的完全可见性和控制，可以直接评估数值精度，并支持结果的再现性。本文利用开源的SpECTRE数值相对论程序，采用一种新的间断Galerkin数值方法对布朗涂层热噪声进行了建模。我们证明，SpECTRE实现了显着更高的精度比以前的方法在一小部分的计算成本。此外，我们数值模拟布朗涂层热噪声在多个亚波长晶体涂层的第一次。我们的新的数值方法有可能使快速探索现实的反射镜配置，从而指导寻找最佳的反射镜几何形状，光束形状和涂层材料的引力波探测器。
Brownian coating thermal noise in detector test masses is limiting the sensitivity of current gravitational-wave detectors on Earth. Therefore, accurate numerical models can inform the ongoing effort to minimize Brownian coating thermal noise in current and future gravitational-wave detectors. Such numerical models typically require significant computational resources and time, and often involve closed-source commercial codes. In contrast, open-source codes give complete visibility and control of the simulated physics, enable direct assessment of the numerical accuracy, and support the reproducibility of results. In this article, we use the open-source SpECTRE numerical relativity code and adopt a novel discontinuous Galerkin numerical method to model Brownian coating thermal noise. We demonstrate that SpECTRE achieves significantly higher accuracy than a previous approach at a fraction of the computational cost. Furthermore, we numerically model Brownian coating thermal noise in multiple sub-wavelength crystalline coating layers for the first time. Our new numerical method has the potential to enable fast exploration of realistic mirror configurations, and hence to guide the search for optimal mirror geometries, beam shapes and coating materials for gravitational-wave detectors.
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影响因子：
5
作者：
Nils L. Vu;Harald Pfeiffer;G. Bonilla;N. Deppe;F. H'ebert;Lawrence E. Kidder;G. Lovelace;Jordan Moxon;M. Scheel;S. Teukolsky;William Throwe;Nikolas A. Wittek;T. Włodarczyk
通讯作者：
Nils L. Vu;Harald Pfeiffer;G. Bonilla;N. Deppe;F. H'ebert;Lawrence E. Kidder;G. Lovelace;Jordan Moxon;M. Scheel;S. Teukolsky;William Throwe;Nikolas A. Wittek;T. Włodarczyk
影响因子：
44.1
作者：
BERNARD, W;CALLEN, HB
通讯作者：
CALLEN, HB
影响因子：
35
作者：
Cole, Garrett D.;Zhang, Wei;Aspelmeyer, Markus
通讯作者：
Aspelmeyer, Markus
用于精密测量的多层介电涂层的全局优化。
影响因子：
3.8
作者：
G. Venugopalan;Francisco Salces;K. Arai;R. Adhikari
通讯作者：
R. Adhikari
对非晶态和晶态薄涂层中的布朗热噪声进行数值模拟
影响因子：
3.5
作者：
Lovelace, Geoffrey;Demos, Nicholas;Khan, Haroon
通讯作者：
Khan, Haroon