Fabrication Development for SPT-SLIM, a Superconducting Spectrometer for Line Intensity Mapping
Fabrication Development for SPT-SLIM, a Superconducting Spectrometer for Line Intensity Mapping
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用于线强度映射的超导光谱仪 SPT-SLIM 的制造开发
DOI：
10.1109/tasc.2023.3259919
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发表时间：
2023
影响因子：
1.8
通讯作者：
Gualtieri, R.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Cecil, T.;Albert, C.;Anderson, A. J.;Barry, P. S.;Benson, B.;Cotter, C.;Chang, C.;Dobbs, M.;Dibert, K.;Gualtieri, R.
线强度测绘（LIM）是一种新的观测技术，它使用低分辨率的线发射观测来有效地追踪宇宙的大尺度结构到高红移。常见的毫米/亚毫米发射线可以从地面观测站获得，并且对毫米波长LIM探测器的要求与大型超导传感器阵列的能力很好地匹配。我们描述了覆盖120 - 180 GHz频段的片上超导滤波器组光谱仪的开发，用于未来的mm-LIM实验，重点关注SPT-SLIM，一种用于南极望远镜的探路者LIM仪器。辐射从望远镜光学系统耦合到光谱仪芯片通过一个阵列的喇叭耦合正交模换能器。超导微带传输线，然后进行信道化半波长谐振器的阵列的信号，和每个光谱通道的输出感测的集总元件动态电感检测器（leKID）。开发的关键领域包括采用新的低损耗晶体管以提高可实现的光谱分辨率和光学效率，以及开发强大的制造工艺，以在超纯超导薄膜之间创建电流连接，从而实现多材料（混合）leKID。我们提供了光谱仪的设计，制造工艺和原型设备的概述。
Line Intensity Mapping (LIM) is a new observational technique that uses low-resolution observations of line emission to efficiently trace the large-scale structure of the Universe out to high redshift. Common mm/sub-mm emission lines are accessible from ground-based observatories, and the requirements on the detectors for LIM at mm-wavelengths are well matched to the capabilities of large-format arrays of superconducting sensors. We describe the development of an=on-chip superconducting filter-bank spectrometer covering the 120–180 GHz band for future mm-LIM experiments, focusing on SPT-SLIM, a pathfinder LIM instrument for the South Pole Telescope. Radiation is coupled from the telescope optical system to the spectrometer chip via an array of feedhorn-coupled orthomode transducers. Superconducting microstrip transmission lines then carry the signal to an array of channelizing half-wavelength resonators, and the output of each spectral channel is sensed by a lumped element kinetic inductance detector (leKID). Key areas of development include incorporating new low-loss dielectrics to improve both the achievable spectral resolution and optical efficiency and development of a robust fabrication process to create a galvanic connection between ultra-pure superconducting thin-films to realize multi-material (hybrid) leKIDs. We provide an overview of the spectrometer design, fabrication process, and prototype devices.
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DOI：
--
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--
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通讯作者：
Azadeh Moradinezhad Dizgah;G. Keating;K. Karkare;A. Crites;Shouvik Roy Choudhury