Papers
Topics
Authors
Recent
Gemini 2.5 Flash
Gemini 2.5 Flash
157 tokens/sec
GPT-4o
8 tokens/sec
Gemini 2.5 Pro Pro
46 tokens/sec
o3 Pro
4 tokens/sec
GPT-4.1 Pro
38 tokens/sec
DeepSeek R1 via Azure Pro
28 tokens/sec
2000 character limit reached

Sensitivity and control of a 6-axis fused-silica seismometer (2405.13475v2)

Published 22 May 2024 in physics.ins-det, astro-ph.IM, and gr-qc

Abstract: We present a pair of seismometers capable of measurement in all six axes of rigid motion. The vacuum-compatible devices implement compact interferometric displacement sensors to surpass the sensitivity of typical electrical readout schemes. Together with the capability to subtract the sensitivity-limiting coupling of ground tilt into horizontal motion, our seismometers can widen the sensing band towards mHz frequencies. This has notable applications across a range of fields requiring access to low-frequency signals, such as seismology and climate research. We particularly highlight their potential application in gravitational-wave observatories (LIGO) in improving their observation capability of intermediate-mass black holes ($\sim 1000\,M_\odot$). The sensors are based on a near-monolithic fused-silica design consisting of a fused-silica mass and fibre, showing improved stability and robustness to tilt drifts, alignment, and control compared to all-metal or mixed metal-silica designs. We demonstrate tilt sensitivity that surpasses the best commercial alternatives in a significantly reduced footprint compared to our previous iterations of these sensors.

Definition Search Book Streamline Icon: https://streamlinehq.com
References (23)
  1. N. Barbour and G. Schmidt, IEEE Sensors Journal 1, 332 (2001).
  2. A. Kelly, Modern Inertial and Satellite Navigation Systems, Tech. Rep. CMU-RI-TR-94-15 (Carnegie Mellon University, Pittsburgh, PA, 1994).
  3. N. El-Sheimy and A. Youssef, Satellite Navigation 1, 2 (2020).
  4. B. Culshaw and I. P. Giles, Journal of Physics E: Scientific Instruments 16, 5 (1983).
  5. H. C. Lefèvre, Comptes Rendus Physique 15, 851 (2014), the Sagnac effect: 100 years later / L’effet Sagnac : 100 ans après.
  6. Y. L. Li and P. F. Barker, Journal of Lightwave Technology 36, 3919 (2018).
  7. A. Nelson and F. Guzman, in Optical and Quantum Sensing and Precision Metrology II, Vol. 12016, edited by J. Scheuer and S. M. Shahriar, International Society for Optics and Photonics (SPIE, 2022) p. 120160F.
  8. K. Nishida, Proceedings of the Japan Academy, Series B 93, 423 (2017).
  9. A. J. G. Berkhout and D. J. E. Verschuur, Geophysical Journal International 184, 777 (2011), https://academic.oup.com/gji/article-pdf/184/2/777/1605946/184-2-777.pdf .
  10. T. Shimoda, S. Takano, C. P. Ooi, N. Aritomi, A. Shoda, Y. Michimura,  and M. Ando, “Torsion-bar antenna: a ground-based mid-frequency and low-frequency gravitational wave detector,”  (2018).
  11. C. E. Okwudire and J. Lee, Precision Engineering 37, 425 (2013).
  12. P. Subrahmanyan, Proc. 6th International Symposium on Magnetic Bearings  (1998).
  13. L. G. D. Thompson and L. J. B. LaCoste, Journal of Geophysical Research (1896-1977) 65, 305 (1960), https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1029/JZ065i001p00305 .
  14. I. G. Pirozhenko and A. Lambrecht, Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 41, 164015 (2008).
  15. T.-M. Zhao and R.-X. Miao, Optics Letters 36, 4467 (2011).
  16. T. L. S. Collaboration, the Virgo Collaboration, the KAGRA Collaboration, R. Abbott, T. D. Abbott, F. Acernese, K. Ackley, C. Adams, N. Adhikari, R. X. Adhikari, V. B. Adya, C. Affeldt, D. Agarwal, M. Agathos, K. Agatsuma, N. Aggarwal, O. D. Aguiar, L. Aiello, A. Ain, P. Ajith, S. Akcay, T. Akutsu, S. Albanesi, A. Allocca, P. A. Altin, A. Amato, C. Anand, S. Anand, A. Ananyeva, S. B. Anderson, W. G. Anderson, M. Ando, T. Andrade, N. Andres, T. Andrić, S. V. Angelova, S. Ansoldi, J. M. Antelis, S. Antier, S. Appert, K. Arai, K. Arai, Y. Arai, S. Araki, A. Araya, M. C. Araya, J. S. Areeda, M. Arène, N. Aritomi, N. Arnaud, M. Arogeti, S. M. Aronson, K. G. Arun, H. Asada, Y. Asali, G. Ashton, Y. Aso, M. Assiduo, S. M. Aston, P. Astone, F. Aubin, C. Austin, S. Babak, F. Badaracco, M. K. M. Bader, C. Badger, S. Bae, Y. Bae, A. M. Baer, S. Bagnasco, Y. Bai, L. Baiotti, J. Baird, R. Bajpai, M. Ball, G. Ballardin, S. W. Ballmer, A. Balsamo, G. Baltus, S. Banagiri, D. Bankar, J. C. Barayoga, C. Barbieri, B. C. Barish, D. Barker, P. Barneo, F. Barone, B. Barr, L. Barsotti, M. Barsuglia, D. Barta, J. Bartlett, M. A. Barton, I. Bartos, R. Bassiri, A. Basti, M. Bawaj, J. C. Bayley, A. C. Baylor, M. Bazzan, B. Bécsy, et al., “Gwtc-3: Compact binary coalescences observed by ligo and virgo during the second part of the third observing run,”  (2021), arXiv:2111.03606 [gr-qc] .
  17. M. Branchesi, Journal of Physics: Conference Series 718, 022004 (2016).
  18. D. Reitze, R. X. Adhikari, S. Ballmer, et al., “Cosmic explorer: The u.s. contribution to gravitational-wave astronomy beyond ligo,”  (2019), arXiv:1907.04833 [astro-ph.IM] .
  19. M. Evans, R. X. Adhikari, C. Afle, S. W. Ballmer, S. Biscoveanu, S. Borhanian, D. A. Brown, Y. Chen, R. Eisenstein, A. Gruson, A. Gupta, E. D. Hall, R. Huxford, B. Kamai, R. Kashyap, J. S. Kissel, K. Kuns, P. Landry, A. Lenon, G. Lovelace, L. McCuller, K. K. Y. Ng, A. H. Nitz, J. Read, B. S. Sathyaprakash, D. H. Shoemaker, B. J. J. Slagmolen, J. R. Smith, V. Srivastava, L. Sun, S. Vitale,  and R. Weiss, “A horizon study for cosmic explorer: Science, observatories, and community,”  (2021), arXiv:2109.09882 [astro-ph.IM] .
  20. ET Steering Committee Editorial Team, Einstein Telescope design report update 2020 (Einstein Telescope Collaboration, 2020).
  21. F. Matichard and M. Evans, Bulletin of the Seismological Society of America 105, 497 (2015), https://pubs.geoscienceworld.org/ssa/bssa/article-pdf/105/2A/497/3655691/497.pdf .
  22. V. G. Nair and C. Collette, Journal of Instrumentation 17, P04012 (2022).
  23. G. I. González and P. R. Saulson, The Journal of the Acoustical Society of America 96, 207 (1994), https://doi.org/10.1121/1.410467 .

Summary

We haven't generated a summary for this paper yet.