Усовершенствованные кольцевые лазеры — новый измерительный инструмент для наук о Земле

Обсуждается прогресс в технологии создания больших кольцевых лазеров, приведший к увеличению чувствительности к инструментальному вращению в три раза, до δΩ = 1.2 × 10^-11 рад·с^-1·Гц^-1/2, что делает область изменения угловой скорости вращении Земли ΔΩ/Ω ≈ 10^-9 доступной для измерений датчиком локального вращения. Наши исследования показали, что наибольший вклад в наблюдаемое отклонение рабочих характеристик датчика от расчетного предела, обусловленного дробовыми шумами, вносит микросейсмическая фоновая активность Земли. Нами была улучшена стабильность датчика, включая коррекцию дрейфовых эффектов, обусловленных "старением" газа в лазере, фиксацию нестабильностей масштабного коэффициента, вызванных вариациями атмосферного давления, и минимизацию вариаций температуры, связанных с соответствующими адиабатическими расширением и сжатием воздуха в непосредственной близости от устройства. Для этого мы использовали стабилизирующий давление сосуд размером чуть больше, чем кольцевой лазер, который охватывает все устройство. За счет непрерывного мониторинга оптической частоты в резонаторе кольцевого лазера и стабилизации масштабного коэффициента в замкнутой петлевой системе с сосудом, стабилизирующим давление, стало возможным расширение диапазона стабильности датчика от краткосрочной (1 — 3 дня) до хорошей среднесрочной (более 40 дней) стабильности и, возможно, даже далеко за эти рамки. Расширение диапазона стабильности открывает доступ к исследованию геофизических сигналов на существенно более низких частотах, чем наблюдались ранее при использовании кольцевых лазеров.