激光器支持某些被稱為"特征模式"的光的結(jié)構(gòu)。一個(gè)由引力波、元表面和光子學(xué)專家組成的國際合作組織開創(chuàng)了一種新方法，以前所未有的靈敏度測(cè)量這些特征模式的數(shù)量。在引力波探測(cè)器中，幾對(duì)鏡子被用來增加沿著探測(cè)器的大臂儲(chǔ)存的激光量。

然而，這幾對(duì)鏡子中的每一對(duì)都有微小的畸變，會(huì)將光從激光束的完美形狀中散射出去，這種散射會(huì)在探測(cè)器中造成多余的噪音，限制了靈敏度，并最終迫使儀器關(guān)閉。

圖1：被測(cè)試的激光特征模式的假彩色圖像。顏色表示光的相位。紅色是0度，藍(lán)色是180度

從最近提交的研究報(bào)告中，Andreas Freise教授（來自阿姆斯特丹Vrije大學(xué)）說："像LIGO、Virgo和KAGRA這樣的引力波探測(cè)器儲(chǔ)存了巨大的光功率--在這項(xiàng)工作中，我們想測(cè)試一個(gè)想法，讓我們放大激光束，尋找可能限制探測(cè)器靈敏度的功率的小擺動(dòng)。"

在電信行業(yè)中也遇到了類似的問題，科學(xué)家們希望使用多種特征模式來沿著光纖傳輸更多數(shù)據(jù)。OzGrav研究員和主要作者Aaron Jones博士（西澳大利亞大學(xué)）解釋說。"鉆研電信方向的科學(xué)家已經(jīng)開發(fā)了一種使用簡(jiǎn)單儀器測(cè)量特征模式的方法，但它對(duì)我們的目的來說不夠敏感。我們有了使用超表面的想法，并聯(lián)系了可以幫助我們制造超表面的合作者。"

圖2：研究人員使用的儀器示意圖。 f是鏡頭的焦距

在這項(xiàng)研究中，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)的概念驗(yàn)證裝置比電信科學(xué)家開發(fā)的原始方法敏感1000倍以上。研究人員現(xiàn)在將尋求把這項(xiàng)工作轉(zhuǎn)化為引力波探測(cè)器，在那里，額外的精度將被用來探測(cè)中子星的內(nèi)部，并測(cè)試廣義相對(duì)論的基本極限。

OzGrav首席研究員趙教授（來自西澳大利亞大學(xué)）說："如果我們要了解中子星的內(nèi)部，解決未來引力波探測(cè)器的模式感應(yīng)問題是至關(guān)重要的。"