Forscher des Instituts für Optik, Feinmechanik und Physik Changchun (CIOMP) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben einen neuen analytischen Algorithmus für das tiefe frequenzmodulierte interferometrische Verfahren (DFMI) entwickelt.
Die Gruppe unter der Leitung von Yu Tao schlug einen Ansatz vor, der die Genauigkeit der Phasenmessung erhöht und die Signalverarbeitung vereinfacht. Der Algorithmus beseitigt die Notwendigkeit einer expliziten Schätzung der Modulationsparameter.
Die Arbeit wurde in der Zeitschrift Optics Communications veröffentlicht. Sie bietet einen vielversprechenden Weg zur Entwicklung kompakter interferometrischer Systeme für die Detektion von Gravitationswellen aus dem Weltraum.
Die Wissenschaftler verglichen das neue Verfahren mit der traditionellen schrittweisen Phasenrückgewinnung. Unter Bedingungen, die hochpräzise Messungen simulieren, zeigte der Algorithmus einen mittleren quadratischen Phasenfehler von 2,362 µrad — um 52,78% niedriger als beim herkömmlichen Ansatz.
Der Fehler näherte sich der theoretischen Genauigkeitsgrenze. Dies demonstriert die effektive Extraktion von Phaseninformationen aus dem interferometrischen Signal.
Zusätzlich entwickelten die Forscher eine auf programmierbare Logikgatter-Arrays (FPGA) ausgerichtete Verarbeitungsarchitektur. Festkomma-Simulationen bestätigten die Funktionsfähigkeit: Der Phasenfehler betrug 2,663 µrad.
Wie wird sich diese Vereinfachung auf künftige Missionen zur Suche nach Gravitationswellen auswirken? Die Ergebnisse deuten auf das Potenzial für eine effiziente Hardware-Implementierung und genauere Lasermessungen im Weltraum hin.
Der Algorithmus kann dazu beitragen, extrem kleine, durch Gravitationswellen verursachte Entfernungsänderungen mit geringerem Rechenaufwand zu entdecken.
