引力波探測器的核心部件是一面拋光精度非常高的反射鏡，近期阿德萊德大學（University of Adelaide）針對該應用開發了一種新型可變形反射鏡，對提高系統靈敏度大有幫助。這項工作的研究成果發表在《應用光學》（Applied Optics），論文題目為《High dynamic range thermally actuated bimorph mirror for gravitational wave detectors》。

“這款新型反射鏡不僅可以改善現有引力波探測器，還將提高下一代探測器靈敏度，有望幫助發現新的引力波波源。”澳洲研究理事會引力波發現卓越中心（OzGrav）、阿德萊德大學分校的Huy Tuong Cao說。

該項突破性技術基於雙金屬效應實現可變形反射鏡，溫度變化引起機械位移。鋁圓盤的一面通過粘合劑與熔融石英反射鏡進行固定，另一面則固定於加熱元件之上。當兩者一起被加熱時，由於金屬的膨脹係數高於玻璃，從而引起鏡子的變形。

新設計不僅可以提高驅動精度，而且結構緊湊，只需對現有系統稍做改動即可。用於製造可變形鏡的熔融石英反射鏡和鋁圓盤均可從市面上採購。為了連線這兩層，研究人員精心選擇了一種粘合劑，以最大程度地提高驅動力。

Cao談到：“提高引力波探測器靈敏度所需的精度已經超出了可變形反射鏡製造技術所能達到的精度。重要的是，新設計減少了鐳射束穿過的光學表面，減少了因塗層引起散射或吸收而造成的光損失。”

阿德萊德大學和LIGO合作設計了這款熱驅動雙晶片變形鏡。在該團隊發表的論文裡展示了線性響應、動態範圍和像差等特性，資料證明其符合LIGO正在進行的A +升級要求。

A +（Advanced LIGO Plus的簡稱）檢修工作計劃於2023年9月完成，目的是解決當前系統的兩個特有技術限制：量子力學不確定性和鏡面塗層的經典布朗熱噪聲。這項成功的開發是繼十年前完成LIGO初始設計以來取得的突破性研究，有望使探測器靈敏度提高一倍。

澳洲OzGrav中心和伯明翰大學引力波天文學研究所的英國團隊聯合解決了自適應波前控制問題，這是A +升級的主要目標之一，同時改進了光學塗層、用於光學元件的新型懸浮光纖和計算增強。OzGrav團隊認為，變形鏡設計在未來LIGO中發揮的重要作用目前已經窺見一斑。

CAO說：“新的變形鏡設計可提供很大的驅動範圍，且精度很高。設計簡單意味著無需任何複雜或昂貴的裝置，利用市售的光學器件就可以組裝成所需的可變形反射鏡。這對需要精確控制光束形狀的系統都非常有用。”

論文連結地址：https://www.osapublishing.org/ao/abstract.cfm?uri=ao-59-9-2784