空间激光干涉仪光程倾斜耦合噪声抑制

王璐钰; 李玉琼; 蔡榕

doi:10.37188/OPE.20212907.1491

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空间激光干涉仪光程倾斜耦合噪声抑制

现代应用光学 | 更新时间：2021-08-09

- 空间激光干涉仪光程倾斜耦合噪声抑制
- Noise suppression of tilt-to-length coupling in space laser interferometer
- 光学精密工程 2021年29卷第7期页码：1491-1498
- 作者机构：
  
  1.中国科学院空天信息创新研究院，北京 100094
  2.中国科学院大学航空宇航学院，北京 101408
  3.中国科学院力学研究所，北京 100190
- 作者简介：
  
  [ "王璐钰（1995-），女，陕西渭南人，硕士研究生，2018年于西安工业大学获得学士学位，主要从事面向空间引力波探测中影响激光干涉仪测量精度的光程倾斜耦合噪声和激光抖动噪声抑制的研究。E-mail：wangluyu18@mai ls.ucas.ac" ]
  [ "李玉琼（1982-），男，湖南娄底人，副研究员，中国科学院青年创新促进委员会会员，2005年于陕西科技大学获得学士学位，2010年于北京理工大学获得博士学位，主要从事面向空间引力波探测的激光干涉测量研究。E-mail：liyuqiong@imech.ac.cn" ]
  [ "蔡　榕（1964-），男，福建泉州人，研究员，博士生导师，空天信息创新研究院党委书记，1986年于清华大学获得学士学位，1989年于同济大学获得硕士学位，主要从事激光传输与临近空间环境探测的研究。E-mail：cairong@aircas.ac.cn" ]
- 基金信息：
  
  中国科学院青年创新促进会资助项目(2018024);国家自然科学基金资助项目(61575209);中国科学院战略重点研究计划资助项目(XDA17020103)
- DOI：10.37188/OPE.20212907.1491
  中图分类号： TN249
- 收稿日期：2020-12-21，
  
  修回日期：2021-01-28，
  
  纸质出版日期：2021-07-15
- 稿件说明：
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王璐钰,李玉琼,蔡榕.空间激光干涉仪光程倾斜耦合噪声抑制[J].光学精密工程,2021,29(07):1491-1498.

WANG Lu-yu,LI Yu-qiong,CAI Rong.Noise suppression of tilt-to-length coupling in space laser interferometer[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(07):1491-1498.
王璐钰,李玉琼,蔡榕.空间激光干涉仪光程倾斜耦合噪声抑制[J].光学精密工程,2021,29(07):1491-1498. DOI： 10.37188/OPE.20212907.1491.

WANG Lu-yu,LI Yu-qiong,CAI Rong.Noise suppression of tilt-to-length coupling in space laser interferometer[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(07):1491-1498. DOI： 10.37188/OPE.20212907.1491.

摘要

在“太极计划”中由卫星抖动引起的光程倾斜（tilt-to-length， TTL）耦合噪声是影响激光干涉测量精度的第二大噪声源，为保证测量精度，该噪声要≤±25 µm/rad@±300 µrad。基于费马原理设计了由双凸透镜组成的成像系统，仿真分析了该成像系统对于TTL耦合噪声的抑制效果，搭建物理实验平台验证了该成像系统抑制TTL耦合噪声的有效性。仿真结果表明：加入双凸透镜成像系统后，TTL耦合噪声≤±10 µm/rad@±300 µrad；实验结果表明：加入双凸透镜成像系统后，TTL耦合噪声≤±15 µm/rad@±300 µrad，均满足“太极计划”对光程倾斜耦合噪声抑制水平的要求，且整个干涉光路易于调控、测量精度高。通过搭建物理实验平台验证了TTL耦合噪声的抑制效果，为“太极计划”激光干涉测量奠定了物理实验基础。

Abstract

In the Taiji mission， the tilt-to-length （TTL） coupling noise caused by satellite jitter is the second largest noise source that affects the accuracy of the laser interferometer. In order to ensure measurement accuracy， it is necessary to suppress this noise to ≤ ±25 µm/rad@±300 µrad. Based on Fermat's principle， an imaging system composed of biconvex lenses was designed， and the effect of the imaging system on suppressing TTL coupling noise was simulated and analyzed. A physical experiment platform was built to verify the effectiveness of the imaging system in suppressing TTL coupling noise. The simulation results showed that the TTL coupling noise was ≤ ±10 µm/rad@±300 µrad after the biconvex lens imaging system was added； the experimental results showed that the TTL coupling noise was ≤ ±15 µm/rad@±300 µrad after the biconvex lens imaging system was added. These results satisfied the requirements of the Taiji mission in terms of the level of TTL coupling noise. Moreover， the entire interference optical path was easy to control， and high measurement accuracy was achieved. The suppression effect of TTL coupling noise was verified by buliding a physical experiment platform， which laid the foundation for physics experiments of the Taiji mission laser interferometer.

关键词

Keywords

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