Quasi-monolithic悬浮液
准单片悬架是先进的LIGO干涉仪的核心. The suspensions provide the technique for holding the 40 kg test mass optic in a quiet reference frame; minimising seismic noise and also thermal noise arising from thermodynamic fluctuations. 要求非常严格，要求不超过10个-19 以每秒10赫兹的速度(或10-19 √赫兹). 实现这一目标需要最先进的技术, 首创GEO 600, 哪一种特征是熔融二氧化硅纤维来悬浮测试质量.
地震噪声
下面的图1显示了四摆悬挂，这是英国集团的主要产品. The suspension comprises 4 stages; the upper two are made of metal and the lower two are made of fused silica; an ultra-high purity glass. 金属丝悬浮在上面的3级，而熔融石英纤维用于悬浮测试质量. 钟摆级提供高于其谐振频率的隔震，而最后的熔融硅级提供隔震和低热噪声性能. 悬架还需要与垂直地面运动隔离，这是由安装在金属块和上部支撑结构中的3级弹簧提供的. 使用4个钟摆阶段意味着，如果我们推动悬架的顶部质量, 频率为10赫兹, 测试质量的运动要小1亿倍. 正是通过这种方法，地面运动，通常是皮米(10-12 √赫兹)四联悬架顶部的位移, 能降到必要的10级吗-19 m√赫兹.
连锁反应
一个正常工作的干涉仪需要能够指向测试质量，因此在主光学链后面悬挂着第二个钟摆悬挂. 这个“反应链”是用来对视神经施加力的，因为它也是悬浮的, 它以尽可能安静的方式做到这一点. 四摆的前3个质量有磁铁附着在它们上面, 而反应链上有可以通电的小线圈. 这种类型的音圈致动器是一种有效的方法，以施加力到光学. 先进的LIGO利用了一种称为分层控制的技术，随着我们沿着测试质量链向下移动，控制力会减少, 因此，较小的磁铁附着在倒数第二的质量上. 在测试质量处，没有磁铁附着，力通过静电驱动器施加. 反应质量具有金四象限电极，可以在其上施加高频高压. 通过改变这个电压的水平，可以在微牛顿水平上施加微小的力，用于干涉仪角对准和定位的最终调谐.
热噪声
引力波悬架的热噪声由布朗噪声(由于材料内部摩擦)和热弹性噪声(由于统计温度波动通过热-机械特性耦合)组成。. Ultra-low thermal noise requires the use of a fused silica monolithic suspension for the final stage; a technology that has been developed and characterised in Glasgow for both the work on GEO and Advanced LIGO since 1995. 使用熔融二氧化硅是因为其内摩擦水平比典型金属(如不锈钢)低约1000倍. 图2显示了最初的LIGO和先进的LIGO悬挂设计的比较. 在最初的LIGO中，一个金属线环支撑着一个10.7公斤光学. 这条铁丝是用钢夹子夹在上端的. 而这种悬浮液为初始探测器提供了合适的性能, improving the broadband sensitivity of Advanced LIGO and pushing the lowest operating frequency down to 10 Hz required a significant increase in suspension performance; driving the new fused silica technology.
先进的LIGO悬架
成键
高级LIGO, 格拉斯哥已经开发了制造悬浮纤维的技术，并开发了将纤维附着在物体上的技术. 在图2中，“耳朵”粘在测试质量的侧面. 我们利用一种叫做氢氧化物催化键合的技术，使我们能够使耳朵/质量连接坚固且噪音低. 这项技术最初是在斯坦福大学为重力探测器b任务开发的，后来被转移到格拉斯哥, 我们后来在哪里开发了地面引力波网络的过程. 耳朵有两个角，上面焊接着熔融的硅纤维.
纤维
这些纤维是用二氧化碳激光拉丝机生产的，如图3所示. 牵引机引导100w / 10.6µm激光(红外辐射)照射到硅料上，使其加热到1750°C以上并熔化(图4)。. 将纤维的顶端从形成纤维的熔体中拉出, 速度决定了最终直径. 通过这种方式，我们可以生产出长度相同、直径约为20微米的纤维. 这些机器是最先进的，用于生产高质量的强熔融二氧化硅纤维, 格拉斯哥小组已经为高级LIGO和高级VIRGO建造了牵引机.
纤维端材, 哪一个是焊接在角上的, 直径是3毫米，是从这个原料中拉出一根纤维吗. 每根纤维长约600mm，最细处直径为400um. 在纤维的两端, 在最后的10毫米长度, 光纤直径增加到800µm，以消除热弹性噪声. 这种噪声通过热膨胀系数和杨氏模量的变化将温度波动耦合到悬架中, 或者纤维刚度, 与温度. 熔融二氧化硅有一个显著的特性，在室温下，这两种影响可以通过在纤维中选择适当的应力来抵消. 正是由于这个原因，纤维在末端变厚, 因此，应力在200兆帕左右，而不是在中心的800兆帕. 纤维必须在中心做得更薄，因为我们要求悬架的弹跳模式低于10赫兹, 高级LIGO的下限, 还有小提琴调式, 哪些类似于拨动琴弦, 400赫兹以上. 为了证明纤维显著的低损耗特性, 小提琴调式在振荡4天后振幅只衰减33%, 执行大约3亿个周期. 正是这种卓越的性能使得高级LIGO的灵敏度达到了10倍-19 10hz时m√赫兹. 有4根纤维用于悬挂每个高级LIGO测试质量，因此每根纤维承载10公斤的负载. 这远远低于熔融二氧化硅的极限抗拉强度，在每根纤维上悬浮大约70-80公斤. 这相当于4 GPa的应力，远高于钢等典型金属的屈服点.
整体设计
该悬架被称为准单片结构，这意味着它看起来像是由一块熔融二氧化硅制成的. 这些重达40公斤的镜子经过抛光和涂层处理，并在侧面安装了耳朵. 然后将测试质量/倒数第二质量插入支撑结构并对准其标称位置. 在安装之前，每根光纤都要悬挂15公斤(最终运行负荷的150%)5分钟，以确保其坚固性. 然后将纤维剪成一定长度, 安装到一组陶瓷镊子(图5)，并带入悬架结构. 这4根纤维通过第二道二氧化碳激光焊接到耳朵上. 激光束通过一个铰接臂输送到焊接点, 包括可旋转的接头和金色的镜子. 每次焊接通常需要15分钟，完全悬浮可以在1-2天内完成. 一旦完成8个焊缝(每个纤维2个)，测试质量的位置和角度就会被测量. 要求是位置应为±0.1mm，角度±2mrad. 这是通过精密的自准直器和定位望远镜实现的. 最后一个关键步骤叫做“减压”。, 其中，当激光束加热二氧化硅纤维时，纤维被延长其全部偏转的5%. 这确保了纤维垂直，也用于消除任何热应力. 这是重复的4个顶部焊接，然后4个底部焊接.
悬挂和特征
减压后，悬挂准备悬挂. 通过降低千斤顶上的测试质量，将张力施加到纤维上. 由于悬吊纤维的柔软性，40公斤的光学元件在纤维的全负荷应用期间延伸约6毫米. 整个过程都是由定位望远镜监控的. 悬架施工的最后阶段包括测量每个纤维的悬架模式和前4个小提琴模式, 哪一个可以用来建立一个完整的系统模型. 我们在焊接前对每根纤维进行分析，并有定制的有限元代码来预测每个悬架的热噪声性能，以进行表征和测试. 然后将较低的悬挂阶段与四重摆的其余3个阶段配对, 然后将整个系统固定在高级LIGO地震隔离系统的底部. 然后将整个系统送入腔室，在空气中进行进一步表征. 最后一步是把整个真空室泵下去, 进行进一步的真空测试, 然后等待引力波.
