研究人員已經在第一個基於太空的重力波天文臺的心臟宣布了一種雷射原型，稱為雷射幹涉儀太空天線（LISA）任務。團隊的新雷射器幾乎滿足了LISA儀器的嚴格要求，這是朝著實現雄心勃勃的天文臺計劃邁出的重要一步。
瑞士研究公司CSEM的史蒂夫·萊科特（Steve Lecomte）表示：「要實現一種具有最先進性能，能夠滿足太空任務嚴格的可靠性要求的雷射系統，將是一個巨大的挑戰。」該原型機在9月29日至10月3日在奧地利維也納舉行的The Optical Society（OSA）2019 Laser Congress上的性能。
LISA將通過在太空中部署重力波檢測系統來補充地面重力波探測器，例如美國國家科學基金會（NSF）資助的雷射幹涉儀重力波天文臺（LIGO）。NSF於2016年宣布，LIGO首次對引力波，時空結構中的漣漪進行了直接觀測，這是阿爾伯特·愛因斯坦100年前在廣義相對論中所預測的。
LIGO和LISA觀測站均依靠雷射來檢測引力波。除了任何重力波探測器所需的精度和可靠性外，LISA任務上的雷射還必須滿足其他標準，以確保它適合在太空中長期使用。
LISA由歐洲航天局（ESA）與美國國家航空航天局（NASA）合作領導。
精確測量的確切要求
計劃於2030年代初發射的LISA，將由三艘以數百萬公裡的三角形排列的太空飛行器組成。太空飛行器將來回中繼雷射束並組合其信號以尋找引力波的證據。
LISA系統中的多個組件必須單獨且一起完美運行，才能使任務成功。就其本身而言，雷射器必須在功率輸出，波長，噪聲，穩定性，純度和其他參數方面符合嚴格的標準。
研究人員開發了一種雷射器，幾乎可以滿足ESA和NASA概述的所有要求。雷射系統的所有光學和電子組件要麼與太空環境兼容，要麼基於可獲得太空級組件的技術。
該系統從種子雷射器開始，這是在任務指定的1064納米波長下實現的首個封裝的自注入鎖定雷射器。種子雷射器發出的光被注入到抽芯摻Yb的光纖放大器（YDFA）中，該放大器將平均功率從12毫瓦提高到46毫瓦。然後，一部分放大的光被導向光學參考腔，這將雷射器的光譜純度和穩定性提高了幾個數量級。
然後，光的主要部分穿過一個相位調製器，該相位調製器增加了一些功能，這些功能使任務可以通過稱為幹涉測量的過程來比較三個太空飛行器上的信號。最後，第二個抽芯的YDFA和一個雙層大面積YDFA將信號放大到近3瓦。附加組件有助於穩定功率輸出。
確認表現
該團隊創建了一個特殊的測試站，以評估其原型雷射系統。他們使用腔穩定的超窄1560納米雷射器，光學頻率梳，有源H激射器和溫度穩定的低漂移光電探測器作為測量系統頻率和振幅穩定性的參考。
這些測試表明，除了低於1兆赫茲和高於5兆赫茲的頻率外，它在整個頻率範圍內均符合LISA規範，並且在噪聲方面具有出色的兼容性。如果測試顯示與規格存在微小偏差，則研究人員已經確定了可能的原因，並提出了對系統進行微調的解決方案。這些解決方案包括種子雷射器的一些技術改進，例如向諧振器添加一個引入埠以減少高頻噪聲。
Lecomte說：「雖然2030年之後不久的發射日期可能會很遙遠，但仍需要進行大量的技術開發。該團隊已準備好為這一激動人心的努力做出進一步的貢獻。」