Comparative Analysis of Thermal Models for Test Masses in Next-Generation Gravitational Wave Interferometers
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Le résumé fourni par la source
Accurate thermal modeling of Terminal Test Masses (TTMs) is crucial for optimizing the sensitivity of gravitational wave interferometers like Virgo. In fact, in such gravitational wave detectors even minimal laser power absorption can induce performance-limiting thermal effects. This paper presents a detailed investigation into the steady-state thermal behavior of TTMs. In particular, future scenarios of increased intracavity laser beam power and optical coating absorption are considered. We develop and compare two numerical models: a comprehensive model incorporating volumetric heat absorption in both the multilayer coating and the bulk substrate, and a simplified reduced model where the coating’s thermal impact is represented as an effective surface boundary condition on the substrate. Our simulations were focused on a ternary coating design, which is a candidate for use in next-generation detectors. Results reveal that higher coating absorption localizes peak temperatures near the coating–vacuum interface. Importantly, the comparative analysis demonstrates that temperature predictions from the reduced model differ from the detailed model by only milli-Kelvins, a discrepancy often within the experimental uncertainties of the system’s thermo-physical parameters. This finding suggests that computationally efficient reduced models can provide sufficiently accurate results for thermal management and first-order distortion analyses. Moreover, the critical role of accurately characterizing the total power absorbed by the coating is emphasized.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Comparative Analysis of Thermal Models for Test Masses in Next-Generation Gravitational Wave Interferometers
- Date Crossref
- 13/10/2025
- Éditeur
- MDPI AG
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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University of Sannio pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Istituto Nazionale di Fisica Nucleare pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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University of Basilicata pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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University of Salerno pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Superconducting and other Innovative Materials and Devices Institute pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Roma Tre University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Dipartimento di Ingegneria (DING) pays non établi dans la noticeInstitution
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INFN Sez. Napoli pays non établi dans la noticeInstitution
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Dipartimento di Fisica “E.R. Caianiello” pays non établi dans la noticeInstitution
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Dipartimento di Ingegneria Industriale (DIIN) pays non établi dans la noticeInstitution
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Istituto Spin-CNR pays non établi dans la noticeInstitution
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INFN Sez. Roma Tre pays non établi dans la noticeInstitution
University of Sannio, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare et University of Basilicata, avec 9 autres affiliations.
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