处女座干涉仪：1993年立项与首次科学运行

处女座干涉仪（Virgo）是法国和意大利合作建设的公里级激光引力波探测器。1985年，法国光学专家阿兰·布里耶与意大利物理学家阿达尔贝托·贾佐托在罗马的马塞尔·格罗斯曼会议相遇。布里耶的奥赛团队研究激光与光学计量，贾佐托的比萨团队研究多级摆悬挂，以减弱地面振动传到反射镜上的影响。

双方于1987年提出早期合作方案，1989年向法国国家科学研究中心（CNRS）和意大利国家核物理研究所（INFN）提交Virgo建议书。法国方面在1992年批准项目，INFN于1993年批准，临时Virgo理事会也在这一阶段形成。1994年6月27日，双方负责人签署建设合作协议，使科研设想进入共同实施阶段。

参考：[1] [2]

场址位于意大利托斯卡纳大区、比萨附近的卡希纳。工程团队调查过比萨周边及其他候选地点，比较地貌、交通、行政条件和地震噪声。1997年最终设计报告特别指出，所选场地平坦、人口密度较低，并可利用既有道路接入比萨至佛罗伦萨的交通线路。

土地取得和协调历时较长，工程于1997年开始，2003年夏完成初代装置建设。两条互相垂直的臂各长3公里，内部设真空管；交点和两端建筑容纳光学器件、悬挂系统及辅助设备。基础设施、真空、光学、悬挂和电子系统被分成不同工程部分，由合作团队分工完成。

参考：[1] [2] [3]

Virgo采用带功率循环的迈克耳孙干涉结构。激光由分束器分成两束，进入北臂和西臂的法布里—珀罗腔；光在腔内往返，增强对臂长变化的响应。两束光返回并合并，干涉仪维持在接近相消的暗条纹工作点，输出光经过滤后由光电二极管测量。

初代光学系统使用波长1,064纳米、约20瓦的激光源，光束先通过144米长的输入模式清洁腔，再进入主干涉仪。功率循环镜把返回的光重新用于干涉过程。研究者由输出变化追踪两臂相对长度的变化，将其作为寻找引力波的测量通道。

参考：[2] [3]

地面振动、反射镜热运动、激光变化和光子散粒噪声都会进入输出。为扩展低频观测能力，主要光学元件悬挂在称为“超级衰减器”的多级隔振系统下，并置于真空环境。多级摆减弱从地面传来的振动，但悬挂系统在自身共振频率附近仍可能产生较大运动。

因此，装置需要同时控制反射镜的位置和角度。激光相位调制与解调产生误差信号，反馈系统据此调整镜面，使长臂腔保持共振，并维持暗条纹。2003年完成建设后，团队继续调试这些相互关联的光学与控制系统，逐步获得适合连续采集科学数据的运行状态。

参考：[3]

探测器输出首先是光电及控制系统记录，必须经过标定才能成为可比较的引力波应变时间序列h(t)。Virgo以激光波长为长度基准，在镜面自由摆动的迈克耳孙配置下重建两臂长度差，进而测量镜面驱动器随频率变化的响应。

反馈控制会压低一部分低频臂长变化，所以重建时还要计入控制动作、干涉仪光学响应和读出电子学的影响。针对首次科学运行的数据，团队报告h(t)的有效频段从10赫兹延伸到各数据通道的奈奎斯特频率，最高为10千赫兹，幅度系统误差估计约6%；另以光子校准器检验重建信号的正负号。

参考：[4]

Virgo首次科学运行VSR1从2007年5月18日持续到10月1日，与美国激光干涉引力波天文台（LIGO）第五轮科学运行的末段重合。多个探测器的数据被共同分析，以降低误判率，并改善对候选天体源参数的估计。

这一阶段的工作同时包括保持干涉仪锁定、测量灵敏度、校准驱动器和重建数据。跨大西洋合作使卡希纳的装置成为多台探测器网络的一部分。当时团队还规划提高激光功率、降低噪声，并提出下一代Advanced Virgo的光学升级方案。

参考：[3] [4]