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| 1 | 中国空间引力波探测“太极计划”及“太极1号”在轨测试显示文摘我国空间引力波探测“太极计划”将打开中低频段(0.1 mHz^1 Hz)的引力波观测窗口,为人类研究宇宙起源与演化、黑洞起源与演化、引力本质、暗能量和暗物质等提供全新的方法和手段。由于空间引力波探测涉及一系列关键技术,太极计划提出了“单星”“双星”和“三星”3步走的发展路线图。目前“单星”计划——“太极1号”发射成功,并圆满完成了第一阶段的在轨测试。本文将简要介绍空间引力波探测的科学价值、国内外背景和关键技术分解,重点对太极计划及其3步走发展规划进行分析,并提出后续工作的一些设想和发展建议。 | 罗子人 张敏 靳刚 吴岳良 胡文瑞 | 2020 | 深空探测学报2020，7，1： | 39 |
| 2 | 空间引力波探测中的绝对距离测量及通信技术显示文摘空间引力波探测任务中,由于干涉臂臂长的巨大差异,激光频率不稳定噪声成为系统最大的噪声源之一。需采用Pound-Drever-Hall锁腔、锁臂和TDI(Time Delay Interferometer)技术三级联合,将此噪声压制到10^-6 Hz^1/2量级,才能使得频率噪声低于散粒噪声。而实现TDI技术需要准确测量卫星间的绝对距离和星间通信。本文以空间引力波探测中的绝对距离测量和通信技术为背景,详细阐述此项技术的实现原理和方法。拟通过EOM(Electro-Optic Modulator)将测距伪随机码和通信码调制至主激光相位中,再传输至远端航天器。在远端航天器通过锁相环和延迟环组成的解调系统计算伪随机码的时间延迟,进而解析出卫星间的绝对距离和通信信息。相关结论可为未来的验证实验奠定理论和技术基础,同时为我国未来空间引力波探测的相关技术发展提供一定参考。 | 刘河山 高瑞弘 罗子人 靳刚 | 2019 | 中国光学2019，12，3： | 15 |
| 3 | 对强化西部大开发金融支持的几点思考显示文摘在实施西部大开发中 ,金融支持具有不可替代的作用 ,本文指出并分析了影响金融支持作用发挥的两大制约因素 ,提出了强化西部开发金融支持的对策。 | 陈文俊 牛永涛 | 2000 | 金融研究2000，，3： | 12 |
| 4 | 空间引力波探测中无拖曳控制方法研究显示文摘本文面向空间引力波探测'高精度'要求,从动力学与控制论的角度,对无拖曳卫星控制系统进行了研究.参考LISA Pathfinder模型,无拖曳卫星包含两个检验质量,其控制系统包括卫星平台姿态控制回路、无拖曳控制回路和静电悬浮控制回路.无拖曳控制回路采用无拖曳控制技术,检验质量处于自由落体状态,控制卫星平台'强跟随'检验质量,实现检验质量和卫星平台的高微重力水平.静电悬浮控制回路采用了主动隔振控制技术,控制检验质量'弱跟随'卫星平台,衰减从卫星平台传递到检验质量的振动扰动,实现检验质量的高微重力水平,同时避免检验质量与传感器的电极笼碰撞.基于Proportional-Integral-Differentive(PID)控制算法,分析了两种控制技术的频域特性,并推导了PID控制器参数的计算公式,由此可以根据控制性能要求快速地确定控制器参数.随后,本文提出了一种控制策略,设计了PID控制器,通过数值仿真验证了控制策略的有效性和控制器参数的准确性. | 刘伟 高扬 | 2020 | 中国科学:物理学、力学、天文学2020，50，7： | 8 |
| 5 | 固体激光器单纵模选择技术及应用显示文摘单纵模固体激光器具有线宽窄、相干长度长、功率拓展性强等优点,在科学研究、工业以及国防等领域有着重要的应用。自由运转的固体激光器通常工作在多纵模状态,因此需要结合纵模选择技术实现稳定的单纵模输出。介绍了典型单纵模选择技术的工作原理及特点,并对单纵模激光器的应用进行了综述,为从事单纵模激光研发及应用的人员提供一定的技术参考。 | 牛昌东 戴瑞峰 刘瑞科 王超臣 金舵 白振旭 王雨雷 吕志伟 | 2020 | 光电技术应用2020，35，5： | 7 |
| 6 | 激光干涉引力波空间阵列核心问题的综合讨论显示文摘空间激光干涉引力波探测计划,例如欧洲航天局主导和美国参加的LISA(Laser Interferometer Space Antenna)计划[1]、中国的“太极”计划[2]和“天琴”计划[3]等,瞄准中低频段(0.1mHz^lHz)的引力波波源.这个频段的引力波事件被认为具有更重要的天文学、宇宙学以及物理学意义[4-6],其典型的波源包括超大(和中等)质量黑洞双星的并合、极端(和中等)质量比黑洞双星的绕转、银河系内数以百万计的致密双星系统以及随机引力波背景等. | 罗子人 张敏 靳刚 | 2019 | 科学通报2019，64，24： | 7 |
| 7 | 大倍率离轴无焦四反光学系统设计显示文摘空间引力波探测任务采用的是外差法激光干涉测量技术,其对系统的噪声和精度要求极为苛刻。望远镜是引力波探测天文台的重要组成部分,起到激光信号收发的作用,其光学系统应具备大倍率、高像质、杂光抑制能力强,波前误差一致性好的特点。针对上述要求,对大倍率离轴四反无焦光学系统进行了设计和优化。基于初级像差理论阐述了初始结构的求解方法。系统具有中间像面和可用的实出瞳,便于杂光抑制和与后端科学干涉仪的承接。优化过程中,建立了波前一致性优化函数,通过优化设计,系统入瞳直径为200 mm,放大倍率为40倍,科学视场为±8μrad,波前误差RMS值优于0.005λ,PV值优于0.023λ(λ=1064 nm),波前一致性残差RMS值优于0.0008λ(λ=1064 nm),在捕获视场±200μrad内的成像质量均接近衍射极限,并对系统公差进行了分析,满足引力波探测的应用需求。 | 陈胜楠 姜会林 王春艳 陈哲 | 2020 | 中国光学2020，13，1： | 6 |
| 8 | 面向空间引力波探测的弱光探测器性能检测与分析显示文摘为了研制出满足未来空间引力波探测需求的弱光探测器,初步进行了弱光探测器性能检测,分析了探测器的响应度、响应带宽、本底噪声等性能指标,以筛选出能满足未来空间引力波探测要求的探测器研制途径和解决方案。首先,根据空间引力波探测太极计划的激光器功率、轨道、星间距等设计方案,推算出太极计划所需探测器的性能指标;然后,与中国电子科技集团公司第四十四研究所、西南技术物理研究所和中国科学院上海技术物理研究所等单位合作研制了3款弱光探测器;最后,利用本课题组研制的低噪外差激光干涉系统对其响应度、响应带宽及本底噪声等指标进行检测,并分析了影响探测器性能指标的因素。实验结果表明:其中两款探测器的响应度优于1.8×10 5 V/W,响应带宽大于10 MHz;3款探测器的本底噪声均低于10 pm/Hz@10 mHz(0.1 mHz^1 Hz),信噪比高于20 dB。这3款探测器在响应度、响应带宽和信噪比等方面具有满足未来太极计划实验星要求的潜力。 | 李玉琼 王璐钰 王晨昱 | 2019 | 光学精密工程2019，27，8： | 5 |
| 9 | 空间引力波探测航天器系统及平台技术显示文摘引力波探测是当代物理学最重要的前沿领域之一,与引力波的地面探测相比,引力波的空间探测能够探测更丰富的波源和更遥远的目标,具有重大的科学价值。空间引力波探测带来了空前的技术挑战,对航天器系统和平台提出了极高的技术指标要求,传统的卫星平台难以满足任务需求,必须设计开发新的平台,并突破诸多关键技术。本文对空间引力波探测航天器总体和平台设计面临的挑战、主要的设计约束条件进行了分析,提出了天琴引力波探测航天器的总体方案设想和初步的构型布局方案,对航天器平台所涉及的关键技术进行了梳理,并对后续解决途径提出了建议。 | 张立华 黎明 高永新 胡越欣 王凤彬 张涛 | 2021 | 中山大学学报(自然科学版)2021，60，1： | 5 |
| 10 | 空间激光干涉仪激光抖动噪声抑制研究显示文摘在'太极计划'中,由卫星抖动引起的激光抖动噪声是影响激光干涉测量精度的主要噪声源之一,为保证测量精度,需抑制该噪声至10 nrad/√(Hz)@10 mHz。首先,采用由四象限光电探测器和相位计组成的角度敏感器进行角度信号测量,并利用马赫-曾德干涉仪结合比例-积分-微分控制技术,搭建了地基激光抖动噪声抑制系统。其次,分析了系统反馈控制能力以及系统对于抑制激光抖动噪声的有效性。实验结果表明:该系统可有效抑制激光抖动噪声,使得激光抖动噪声小于4 nrad/√(Hz)@10 mHz。实验推进了'太极计划'对激光抖动噪声抑制水平的研究,为激光干涉测量奠定了物理实验基础。 | 王璐钰 李玉琼 蔡榕 | 2021 | 中国光学2021，14，6： | 5 |
| 11 | 太极计划激光指向调控方案介绍显示文摘空间引力波探测中为实现引力波信号科学测量,卫星发射到预定轨道后需首先完成百万公里级激光链路的构建。同时为保证引力波信号不会被激光指向噪声淹没,激光指向稳定性需达到nrad/√Hz量级。为此需设计一套复杂而精密的激光指向调控方案。本文以太极计划为背景,详细阐述了可采用的指向调控方案。拟将整个过程将分为两个阶段,首先进行激光捕获过程,在该过程中,使用星敏感器(STR)与电荷耦合器件(CCD)作为辅助捕获探测器,将激光指向不确定区域控制到μrad量级。之后进行激光精密指向过程,利用差分波前敏感测角(DWS)技术对激光指向稳定性进行控制。根据太极计划要求,对各阶段捕获探测器提出了视场及精度要求,并论述了采用DWS技术实现精密指向的可行性。相关结论可为未来的验证实验奠定理论基础,对太极计划指向系统构建提供参考。 | 高瑞弘 刘河山 罗子人 靳刚 | 2019 | 中国光学2019，12，3： | 5 |
| 12 | 微重力科学前沿显示文摘微重力科学是空间科学重要的组成部分,其前沿课题在一定程度上反映了人类认识自然的能力以及各国在该领域的研究状态。在微重力这种极端的物理条件下,孕育着物理、化学过程及材料制备中新现象、新规律的发现,以及在更高精度下实现对基本物理规律的检验与验证。本文介绍国内外微重力科学近年最重要的研究进展,并对其进行研判。 | 胡文瑞 康琦 | 2020 | 科技导报2020，38，10： | 4 |
| 13 | 中国空间天文40周年显示文摘过去40年中国空间天文学研究取得了巨大的发展.尤其是近10年内发射了数颗天文卫星,未来几年还将有一些天文卫星计划发射.本文简要回顾了国际空间天文学的发展历程.对中国空间天文学过去40年的发展进行了回顾和总结,包括1970年代第一颗天文卫星计划、气球空间天文探测、基于载人航天工程的空间天文实验以及天文卫星等.此外,介绍了中国空间天文项目,并对未来10年中国空间天文学研究进行了展望. | 吴伯冰 马宇蒨 张双南 常进 | 2021 | 空间科学学报2021，41，1： | 4 |
| 14 | 空间激光干涉仪光程倾斜耦合噪声抑制显示文摘在'太极计划'中由卫星抖动引起的光程倾斜(tilt-to-length,TTL)耦合噪声是影响激光干涉测量精度的第二大噪声源,为保证测量精度,该噪声要≤±25μm/rad@±300μrad。基于费马原理设计了由双凸透镜组成的成像系统,仿真分析了该成像系统对于TTL耦合噪声的抑制效果,搭建物理实验平台验证了该成像系统抑制TTL耦合噪声的有效性。仿真结果表明:加入双凸透镜成像系统后,TTL耦合噪声≤±10μm/rad@±300μrad;实验结果表明:加入双凸透镜成像系统后,TTL耦合噪声≤±15μm/rad@±300μrad,均满足'太极计划'对光程倾斜耦合噪声抑制水平的要求,且整个干涉光路易于调控、测量精度高。通过搭建物理实验平台验证了TTL耦合噪声的抑制效果,为'太极计划'激光干涉测量奠定了物理实验基础。 | 王璐钰 李玉琼 蔡榕 | 2021 | 光学精密工程2021，29，7： | 3 |
| 15 | Ultraprecision intersatellite laser interferometry显示文摘Precision measurement tools are compulsory to reduce measurement errors or machining errors in the processes of calibration and manufacturing.The laser interferometer is one of the most important measurement tools invented in the 20th century.Today,it is commonly used in ultraprecision machining and manufacturing,ultraprecision positioning control,and many noncontact optical sensing technologies.So far,the state-of-the-art laser interferometers are the ground-based gravitational-wave detectors,e.g.the Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory(LIGO).The LIGO has reached the measurement quantum limit,and some quantum technologies with squeezed light are currently being tested in order to further decompress the noise level.In this paper,we focus on the laser interferometry developed for space-based gravitational-wave detection.The basic working principle and the current status of the key technologies of intersatellite laser interferometry are introduced and discussed in detail.The launch and operation of these large-scale,gravitational-wave detectors based on space-based laser interferometry is proposed for the 2030s. | Min Ming Yingxin Luo Yu-Rong Liang Jing-Yi Zhang Hui-Zong Duan Hao Yan Yuan-Ze Jiang Ling-Feng Lu Qin Xiao Zebing Zhou Hsien-Chi Yeh | 2020 | International Journal of Extreme Manufacturing2020，2，2： | 3 |
| 16 | 空间引力波探测航天器关键技术分析显示文摘引力波信号极其微弱,给空间探测任务带来了极大的技术挑战,对航天器提出了更高的系统指标,目前的航天器已有技术在很多方面无法满足空间引力波探测。文章在对国内外空间引力波探测航天器介绍的基础上,对航天器无拖曳与姿态控制、连续可调微推进、超稳定温度控制等关键技术进行分析,并对中国天琴一号卫星在轨完成的关键技术及实现情况进行介绍。最后,提出了空间引力波探测航天器在位移模式无拖曳控制、微牛级连续可调微推进等关键技术上的发展建议。 | 胡越欣 张立华 高永 魏然 谭定银 段会宗 王丽娇 | 2022 | 航天器工程2022，31，4： | 3 |
| 17 | 星间激光干涉测量技术显示文摘近年来迅速发展的空间引力波探测、卫星重力测量、深空探测等空间任务需求,对超远距离、超高精度星间激光干涉测量技术提出了极具挑战性的技术要求。在典型的空间引力波探测中,要求在百万千米(10^(9)m)距离上达到皮米(10^(-12)m)量级的激光干涉测量精度。本文根据空间任务中对星间激光干涉测量的需求,介绍了星间激光干涉测量系统的总体构成,并讨论了测量系统中的各项关键技术:空间应用型激光器技术、超稳光学平台、稳频技术、精密相位测量与超低功率弱光锁相技术、星间激光快速捕获、跟踪与超精密光束指向测控技术等,以及目前的技术发展现状。星间激光干涉测量技术能力的提高,将能够满足更广泛的空间任务需求并大幅推进空间任务的进一步发展。 | 段会宗 骆颖欣 张静怡 明珉 颜浩 朱凡 肖青 李萌 曹斌 李涛 王智钊 叶贤基 | 2021 | 中山大学学报(自然科学版)2021，60，1： | 3 |
| 18 | Recent Status of Taiji Program in China显示文摘The Taiji-1 satellite is a pilot satellite mission of Taiji program,which is used to verify Taiji’s key technology and also to testify the feasibility of Taiji roadmap.Taiji-1 was launched on 31 August 2019 and its designed mission was successfully completed.The in-orbit scientific achievements of Taiji-1 satellite in the first stage have been published and now it has entered the extended task phase.Taiji-2 will prepare all the technology needed by Taiji-3,and remove all the technical obstacles faced by Taiji-3. | LUO Ziren ZHANG Min WU Yueliang | 2022 | 空间科学学报2022，42，4： | 2 |
| 19 | 基于光学频率梳的高精度距离测量研究进展(特邀)显示文摘光学频率梳的输出信号在时域上表现为等间隔排列的超短脉冲序列,在频域上表现为一系列相位相干的分立谱线,可作为参考标准实现高精度的距离测量,在科研和工业领域拥有非常广阔的应用前景。文中回顾了近年来光学频率梳高精度测距研究的进展,对单光梳飞行时间法、双光梳下采样法、色散干涉法等几类典型测距方案的工作原理和代表性结果进行了阐述,并对上述方案的优势、局限性及适用的工作场景进行了分析,最后介绍了新型双光梳激光器和微腔光学频率梳在测距领域的应用以及对系统性能的提升。 | 秦鹏 王思佳 | 2021 | 光电技术应用2021，36，5： | 2 |
| 20 | 引力波与引力波探测:一个全新的空间信息通道显示文摘简述了引力波探测的历史,介绍了对质量谐振探测器、地面激光干涉引力波探测器、空间激光干涉引力波探测器,以及引力波在宇宙微波背景上极化效应的相关探测方案,评述了微波频带的高频引力波探测方案. | 李芳昱 文毫 | 2019 | 物理实验2019，39，5： | 2 |
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