如同平靜的湖面會(huì)因突然越出水面的魚而泛起漣漪，在宇宙中發(fā)生的大質(zhì)量天體相撞，同樣會(huì)在時(shí)空中泛起漣漪，并以波的形式向宇宙各個(gè)方向傳播，這就是引力波。有經(jīng)驗(yàn)的漁民可以通過(guò)水面漣漪的波紋判斷魚的種類和大小，同樣科學(xué)家也可以通過(guò)探測(cè)到的引力波來(lái)分析天體的質(zhì)量，尋找宇宙的奧秘。 

　　為了實(shí)現(xiàn)空間引力波的探測(cè)，中科院在2008年成立了太極聯(lián)盟，力學(xué)所是太極聯(lián)盟的發(fā)起單位之一。太極聯(lián)盟規(guī)劃了我國(guó)空間引力波探測(cè)在未來(lái)數(shù)十年內(nèi)的發(fā)展路線圖，明確了高精度的空間干涉測(cè)量系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)引力波探測(cè)任務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)。 

　　力學(xué)所引力波實(shí)驗(yàn)中心團(tuán)隊(duì)從干涉機(jī)理出發(fā)，分析了影響空間干涉測(cè)距系統(tǒng)精度的抖動(dòng)光程耦合噪聲。通過(guò)澤尼克多項(xiàng)式擬合系統(tǒng)波前差（圖1 ）建立了完備的抖動(dòng)光程耦合噪聲的物理模型。利用蒙特卡洛算法全面分析了波前差對(duì)抖動(dòng)光程耦合噪聲影響（圖2）并提出了一種利用干涉光束與探測(cè)器間的橫向偏移減小抖動(dòng)光程耦合噪聲的新方法（圖3）。同時(shí)利用光束的遠(yuǎn)場(chǎng)傳輸模型，分析了像差耦合指向抖動(dòng)對(duì)測(cè)量精度的影響。上述工作對(duì)全鏈路空間激光干涉測(cè)距系統(tǒng)的搭建具有重要的指導(dǎo)意義。 

　　相關(guān)的研究成果以“Tilt-to-length noise coupled by wavefront errors in the interfering beams for the space measurement of gravitational waves”及“The far-field optical path noise coupled with the pointing jitter in the space measurement of gravitational waves”為題發(fā)表在國(guó)際主流光學(xué)期刊Optics Express, (2020, 20: 25545-25561; https://doi.org/10.1364/OE.397097)及Applied Optics, (2021, 60: 438-444; https://doi.org/10.1364/AO.405467)上。 

　　圖1 澤尼克多項(xiàng)式擬合的波前 

　　圖2 利用蒙特卡洛算法分析的波前差與光程噪聲的耦合關(guān)系  

　　圖3 探測(cè)器與光束間的橫向偏移對(duì)抖動(dòng)光程噪聲的影響