汉堡大学，2026年4月29日。干涉仪是一种广泛使用的工具，用于测量旋转或距离变化等。根据其精密程度，它们能对干涉臂长度的最小波动极其敏感。

目前最大、最灵敏的干涉仪用于探测引力波，即时空本身的微小涟漪。经过的引力波会导致臂长发生质子尺寸千分之一量级的变化。为了达到测量这一变化所需的灵敏度，像激光干涉引力波天文台（LIGO）这样的探测器必须减少并缓解各种技术和量子力学噪声源。

在技术噪声源中，杂散光是一个问题，尤其是在较低频率下，它使得识别限制因素变得困难。然而，正是在这些较低频率上，预计会出现有趣的引力波信号。这就是为什么当前的改进工作和未来的探测器都旨在提高这一频率范围的灵敏度。在该团队（以下均为此意）的论文中，研究人员展示了一种新概念，以缓解杂散光限制，使这些灵敏度提升更易实现。

杂散光的主要问题在于激光的相干性——这种相干性被主动增强以实现干涉仪所需的稳定性。然而，这也使得杂散光即使在通过探测器完全不同的路径传播后，仍能干扰测量。沿着这条不同的、非预期的路径，杂散光会拾取路径长度波动，从而在读数中产生非线性且难以消除的噪声。这些波动可能来自路径上任何反射面的振动，因此识别起来极具挑战性。如果这些振动仅偶尔发生，识别难度会更大。一个有趣的例子是，乌鸦啄击探测器外部的泵引起的振动。这些振动通过管道传播，导致一个反射面将其传递给杂散光束，从而在测量中产生毛刺。

该工作的方法，正如论文中所展示的，试图从根源上解决杂散光问题。通过仔细控制激光的相干性，研究人员创建了一个伪白光干涉仪。在非相干（白色）光的干涉仪中，只有当两个干涉臂的长度完全相等时才会发生干涉，这意味着来自不同路径的任何杂散光干涉都会被强烈抑制。为了将这一特性应用于引力波探测干涉仪中使用的高度相干激光，研究人员以极高速率操控了激光发出的光波。通过以 GHz 频率按伪随机噪声序列反转激光振幅，其相干性（或与自身干涉的能力）表现出与白光相似的特性。只有具有相同序列且相同延迟的光才能相干干涉，而任何延迟（即路径长度不匹配）都会导致序列不匹配。这种不匹配会使两束光之间的相位关系几乎完全随机化，从而强烈抑制干涉。

通过这种方法，研究人员成功展示了将杂散光噪声抑制 40 dB 的效果。在探测器可容忍的杂散光功率方面，这意味着在保持噪声水平不变的情况下，杂散光束中的功率可容忍约一千倍的提升。

然而，要能在高精度干涉测量中使用，任何技术都必须与更复杂的干涉仪布局兼容。为了达到像 LIGO 这样的引力波探测器所需的灵敏度，会使用多个光学谐振腔来增加干涉仪内部存储的光功率。达到如此高的功率可以减少例如来自激光本身固有功率波动的相对噪声。因此，目前难以想象一个探测器可以没有至少四个主光学腔。

这带来了一个问题：研究人员不仅需要展示伪白光干涉仪的功能性和杂散光抑制效果，还需要证明经过调制的激光仍能在光学腔中谐振。为了实现这一点，研究人员利用了调制序列会重复自身这一事实。这使得具有一个或多个整数倍序列重复延迟的光能够看到相同的调制，从而再次与自身干涉。因此，通过设计并将所用腔的长度与序列的重复长度相匹配，研究人员能够证明调制对腔性能没有负面影响。此外，它还引入了一种新的宏观谐振条件，可在未来的实验中加以利用。

该工作首次实验性展示了这种强大技术，研究人员称之为可调相干性，用于抑制高精度干涉仪中的杂散光噪声。研究结果表明，它不仅按预期工作，而且与光学谐振腔（引力波探测器的关键部件）兼容。过去和未来都将继续进行进一步的工作，以证明复杂干涉仪布局也可配备可调相干性，并研究该技术可能的局限性。一个重要方面是证明高速相位调制（即使它太快以至于光电探测器无法察觉）不会引入额外噪声，也不会对其他重要的降噪方案（例如注入压缩光以减少量子噪声）产生负面影响。