Silicon-based antenna-coupled polarization-sensitive millimeter-wave bolometer arrays for cosmic microwave background instruments
Silicon-based antenna-coupled polarization-sensitive millimeter-wave bolometer arrays for cosmic microwave background instruments
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用于宇宙微波背景仪器的硅基天线耦合偏振敏感毫米波测辐射热计阵列
DOI：
10.1117/12.2234308
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发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Colazo, Felipe A.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Holland, Wayne S.;Zmuidzinas, Jonas;Rostem, Karwan;Ali, Aamir;Appel, John W.;Bennett, Charles L.;Brown, Ari;Chang, Meng-Ping;Chuss, David T.;Colazo, Felipe A.
我们描述了利用单晶硅作为电介质衬底材料的喇叭天线耦合偏振敏感探测器阵列。单晶硅具有低损耗角正切和可重复的介电常数，这些特性对于实现高效和均匀的超导微波电路至关重要。这种材料的另一个优点是它的比热低。在探测器像素中，两个过渡边缘传感器（TES）测辐射热计通过对称平面正交模换能器（OMT）天线耦合到带内辐射。每个正交线性极化耦合到单独的超导微带传输线电路。采用片上滤波来抑制从铌超导体的上频带边缘到差距频率的带外辐射，并灵活地定义每个TES的带宽以满足应用的要求。微波电路兼容多色操作。金属化硅片用于限定波导探针的背短路。这种微加工结构也用于减轻带外辐射到微波电路的耦合。在40 GHz时，探测器的测量效率为90%。在本文中，我们描述了90 GHz的探测器阵列，将使用宇宙学大角尺度测量（CLASS）地面望远镜的发展。
We describe feedhorn-coupled polarization-sensitive detector arrays that utilize monocrystalline silicon as the dielectric substrate material. Monocrystalline silicon has a low-loss tangent and repeatable dielectric constant, characteristics that are critical for realizing efficient and uniform superconducting microwave circuits. An additional advantage of this material is its low specific heat. In a detector pixel, two Transition-Edge Sensor (TES) bolometers are antenna-coupled to in-band radiation via a symmetric planar orthomode transducer (OMT). Each orthogonal linear polarization is coupled to a separate superconducting microstrip transmission line circuit. On-chip filtering is employed to both reject out-of-band radiation from the upper band edge to the gap frequency of the niobium superconductor, and to flexibly define the bandwidth for each TES to meet the requirements of the application. The microwave circuit is compatible with multi-chroic operation. Metalized silicon platelets are used to define the backshort for the waveguide probes. This micro-machined structure is also used to mitigate the coupling of out-of-band radiation to the microwave circuit. At 40 GHz, the detectors have a measured efficiency of ∼90%. In this paper, we describe the development of the 90 GHz detector arrays that will be demonstrated using the Cosmology Large Angular Scale Surveyor (CLASS) ground-based telescope.
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DOI：
10.1063/1.3700812
发表时间：
2012
期刊：
The Review of scientific instruments
影响因子：
--
作者：
S. McHugh;B. Mazin;B. Serfass;S. Meeker;K. O’Brien;R. Duan;R. Raffanti;D. Werthimer
通讯作者：
D. Werthimer
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DOI：
--
发表时间：
1982
期刊：
影响因子：
--
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通讯作者：
G. Boyd
DOI：
10.1109/tmtt.2007.912213
发表时间：
2008-01
影响因子：
4.3
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K. U-yen;Edward J. Wollack;J. Papapolymerou;J. Laskar
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--
发表时间：
2006
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通讯作者：
H. Seppä
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--
发表时间：
1991
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--
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通讯作者：
J. Sauvageau