摘要
空间引力波探测将打开目前地基引力波探测无法覆盖的0.1mHz-1Hz频段新窗口，有望为研究天体物理学与早期宇宙过程相关的基本物理提供关键信息。然而，引力波探测所需的灵敏度约为10-20/Hz1/2,探测过程中的任何噪声都有可能淹没引力波信号，因此压制噪声是成功探测引力波的关键。空间引力波探测的基本原理是利用激光作为载体测量星间引力波引起的多普勒频移，预稳激光器的频率噪声在10-13/Hz1/2水平,比典型的引力波强度约大七个数量级，由于星间臂长受到轨道动力学的影响不能保证相等，使得激光拍频后的残余频率噪声无法满足探测需求。同时，每颗卫星携带一个超稳振荡器作为时钟提供时间基准，用于星载测量链所有系统的参考，时钟抖动的影响在空间引力波探测中贡献的等效频率噪声为10-17/Hz1/2水平，比典型的引力波强度约大三个数量级。这两大主要噪声源，短期内难以在实验技术上突破，满足空间引力波探测需求，因此需在数据处理过程中采用特殊方法对噪声进行压制。 本文关注激光频率噪声与时钟噪声两大噪声源的抑制策略与方法，开展了以下具体工作：(1)借助三进制符号搜索算法，结合几何时间延迟干涉技术，找出了多种性能更优的可替代型组合，用于降低激光频率噪声，识别不同的引力波信号和仪器噪声。(2)基于多种时间延迟干涉组合，结合时钟边带比对技术，提出了普适的时钟噪声抑制方法，用于压制时钟噪声至时间延迟算符的二阶对易项，满足引力波探测需求。(3)突破特定时间延迟干涉组合的限制，分解单个数据流中的噪声与信号，计算给出了度规引力理论下任意时间延迟干涉组合灵敏度函数的全解析表达式，它有助于快速有效地评估不同时间延迟干涉组合的探测极限。以上系列工作对空间引力波探测任务中激光频率噪声与时钟噪声的压制、探测器灵敏度极限的分析等方面具有重要的理论参考意义。
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