Криогенно-оптический датчик для высокочувствительных гравитационных измерений

Abstract

Представлено концепцію нового кріогеннооптичного датчика, орієнтованого на застосування в космічній галузі, геодинаміці та фундаментальних експериментах. Основою датчика є магнітний підвіс з левітуючим пробним тілом, високоточний оптичний реєстратор механічних координат левітуючого тіла і система обробки сигналів. Як система реєстрації переміщень пробного тіла використовується інтерферометр типу Майкельсона, створений з використанням лазерного діода і одномодового оптичного волокна. Узгодження довжини когерентності лазерного діода і різниці оптичних довжин плечей інтерферометрадозволило усунути когерентні шуми, обумовлені інтерференцією паразитних відбиттів. Мінімальне реєстроване переміщення пробного тіла становило 0,1 нм. Описано конструкцію датчика і наведено результати експериментальних досліджень магнітного підвісу разом з оптичним інтерферометричним датчиком переміщень із субнанометровою чутливістю.

The conception of new cryogenic-optical sensor for applications in space, geodynamics and basic experiments is described. The sensor is based on magnetic suspension with levitating probe body, precise optical detector of probe body position and signal processing system. The Michelson interferometer based on laser diode and singlemode optical fiber was used as probe body displacement sensor. The parasitic interference noises were appreciably suppressed by matching of laser diode radiation coherence length and optical path differences in interferometer. The minimal detected displacement of probe body was 0,1 nm. The design of sensor and mathematical model of superconducting suspension dynamics are described. The results of experimental tests of magnetic suspension and optical interferometric sensor displacements with sub-nanometer sensitivity are presented.