研究人员开发了一种新型的可变形镜，可以增加地面引力波探测器的灵敏度，例如高级激光干涉引力波观测器（LIGO）。高级LIGO测量被称为引力波的时空微弱涟漪，这些波是由遥远的事件引起的，如黑洞或中子星之间的碰撞。
阿德莱德大学奥兹引力波发现卓越中心（OzGrav）的研究团队负责人Huy Tuong Cao表示：“除了改善今天的引力波探测器，这些新的镜子还将有利于提高下一代探测器的灵敏度，并允许探测新的引力波源。”
可变形镜用于塑造和控制激光光束，其表面由可以移动的微小镜子组成，可以改变镜子的整体形状。详细介绍在《光学学会》（OSA）的应用光学期刊中，Cao和同事首次制作出了基于双金属效应的可变形镜，其中利用温度变化来实现机械位移。
这种新镜子具有较大的作用范围和极高的精度。Cao表示：“设计的简单性意味着可以将商用光学器件转换为可变形镜，无需任何复杂或昂贵的设备。这使得它适用于任何需要精确控制光束形状的系统。”
这项新技术由Cao和LIGO的Aidan Brooks共同构思，作为阿德莱德大学和LIGO实验室之间的访问计划的一部分，由澳大利亚研究理事会和美国国家科学基金会资助。
地面引力波探测器使用来回传播的激光光束，沿着干涉仪的两臂监测每个臂末端镜子之间的距离。引力波导致镜子间距略微但可检测的变化。为了检测这一微小变化，需要极其精确的激光光束导向和塑造，这是可变形镜完成的。
Cao表示：“我们已经达到了需要改善引力波探测器灵敏度所需的精度，超出了用于制造可变形镜的加工技术所能实现的范围。”多数可变形镜使用薄镜子来诱导大量作用，但由于难以磨光，这些薄镜子可能产生不良散射。研究人员设计了一种使用双金属效应的新型可变形镜，方法是将一块金属附在玻璃镜上。当两者一起加热时，金属的膨胀程度大于玻璃，导致镜子弯曲。
新设计不仅产生了大量精确作用，而且紧凑且对现有系统的修改要求最小。用于制造可变形镜的熔融硅镜片和铝板都是商业可用的。研究人员精选了粘合胶来将这两层连接起来，并最大化作用。
Cao表示：“新设计减少了激光光束传播的光学表面数量。这降低了由于散射或涂层吸收引起的光损失。”
精度表征
制造高精度的镜子需要精密的表征技术。研究人员开发并建造了高度敏感的哈特曼波前传感器，以测量镜子的变形如何改变激光的形状。
Cao表示：“该传感器对我们的实验至关重要，也用于引力波探测器中测量干涉仪核心光学器件微小变化。我们用它来表征镜子的性能，并发现镜子非常稳定，并且对温度变化的回应非常线性。”
测试还表明，粘合剂是限制镜子作用范围的主要因素。研究人员目前正在努力克服粘合剂引起的限制，并将进行更多测试以验证镜子在应用于高级LIGO之前的兼容性。
