Development of a Wide-field-of-view Cryogenic Telescope for Observation of Cosmic Microwave Background Polarization

用于观测宇宙微波背景偏振的宽视场低温望远镜的研制

• 批准号: 21J11425
• 负责人: 高倉 隼人
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J11425/
• 关键词: 宇宙マイクロ波背景放射; ミリ波望遠鏡; 広視野; 偏光角較正

インフレーション仮説の検証に向けた宇宙マイクロ波背景放射(CMB)の偏光観測の精度向上には、望遠鏡の広視野化が不可欠である。一方で、広視野望遠鏡は焦点面の検出器位置に応じて入射光の偏光角を回転させる。2020年代後半に打ち上げが予定されるCMB偏光観測衛星LiteBIRDの低周波望遠鏡(観測帯域34-161 GHz)では、18度×9度の視野内で最大1.5度(90分角)の偏光角の回転が生じることが予想されている。偏光角の較正誤差は疑似偏光を生じることから、これを数分角の精度で較正することが要求されている。本研究では、LiteBIRD低周波望遠鏡アンテナの18度×9度の視野全体における偏光角を、ミリ波光学測定により1.9分角の精度で測定し、シミュレーションと矛盾しない結果を得た。測定は、望遠鏡の鏡面形状と観測波長を共に1/4倍することで、電磁気的に等価なアンテナ光学系を実験室に再現し、室温にて行った。測定にあたり、将来的に望遠鏡を極低温に冷却した状態で試験できるよう、観測信号を模擬する小型参照平面波源を用いた測定装置を開発し、LiteBIRD低周波望遠鏡の地上試験の実現性に対する見通しを得た。この成果は、英文査読付学術誌に掲載された。また、広視野望遠鏡や、その測定のための小型参照平面波源の開発にあたっては、設計上意図されない光路を辿る迷光の低減も重要な課題であることから、光路差の違いを利用して迷光成分を時間的に分離し、迷光を実験的に評価する測定手法も開発した。この成果は国際会議で報告した。

イ ン フ レ ー シ ョ ン 仮 said の 検 card に to け た universe マ イ ク ロ wave background radiation (CMB) の polarization 観 の measurement precision upward に は, telescope の hiroo vision change が not owe で あ る. One side で, the focal plane of the wide-field telescope <s:1> 検, the position of the emitter に応じて, the polarization Angle of the incident light を, and the return 転させる. On 2020 s half に ち げ が designated さ れ る CMB polarization 観 satellite measurement LiteBIRD の low-frequency telescope (観 帯 measurement domain 34-161 GHz) で は, 18 x 9 degrees の vision で within 1.5 degrees (90 points) largest の polarization Angle の back planning が raw じ る こ と が to think さ れ て い る. Polarization Angle の is positive error は suspected polarization を raw じ る こ と か ら, こ れ を number で precision Angle の is is す る こ と が requirements さ れ て い る. This study で は, LiteBIRD low-frequency telescope ア ン テ ナ の 18 x 9 degrees の view all に お け る polarization Angle を, ミ リ wave optically measuring に よ り 1.9 precision of の で し, シ ミ ュ レ ー シ ョ ン と contradiction し な た を い results. Determine の は, telescope mirror shape と 観 measuring wavelength を に 1/4 times total す る こ と で, electromagnetic 気 に 価 な ア ン テ ナ を department of light be に reappear し 験 room, room temperature に て line っ た. Determination に あ た り, future に telescope を extremely low temperature cooling し に た state で test で き る よ う, を 観 measured signal simulation す る small reference plane waves を with い た measurement device を open 発 し, LiteBIRD low-frequency telescope の ground test の be now sex に す seaborne る see tong し を た. <s:1> the results are and are published in the academic journal に in English. ま た, hiroo vision telescope や, そ の determination の た め の small reference plane waves の open 発 に あ た っ て は, design 図 さ れ な い light path を 辿 る fan light の low cut も important topic な で あ る こ と か ら, optical path difference の violations い を using し て fan fan of light composition を し に separation of time, light を be に 験 reviews 価 す る determination technique も open 発 し た. <s:1> results of the で international conference で report た た.

项目成果

Holographic phase-retrieval method of near-field antenna pattern measurement for bolometer-array-equipped millimeter-wave telescopes

测辐射热计阵列毫米波望远镜近场天线方向图测量的全息相位检索方法

• DOI: 10.1117/1.jatis.9.2.028003
• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems
• 作者: Nakano Ryo;Takakura Hayato;Sekimoto Yutaro;Inatani Junji;Sugimoto Masahiro;Oguri Shugo;Matsuda Frederick
• 通讯作者: Matsuda Frederick

LiteBIRD低周波望遠鏡アンテナの時間領域分割測定による迷光評価

使用 LiteBIRD 低频望远镜天线的时域分段测量进行杂散光评估

• 发表时间: 2022
• 作者: 高倉隼人;中野遼;関本裕太郎;小栗秀悟;稲谷順司;マツダフレドリック;杉本正宏
• 通讯作者: 杉本正宏

LiteBIRD低周波望遠鏡のホログラフィー近傍界アンテナパターン測定法の開発

LiteBIRD低频望远镜全息近场天线方向图测量方法开发

• 发表时间: 2021
• 作者: 中野遼;高倉隼人;関本裕太郎;稲谷順司;杉本正宏;小栗秀悟;マツダフレドリック
• 通讯作者: マツダフレドリック

LiteBIRD低周波望遠鏡スケールモデルの広視野偏光角測定

LiteBIRD低频望远镜比例模型的宽视场偏振角测量

• 发表时间: 2022
• 作者: 高倉隼人;関本裕太郎;稲谷順司;鹿島伸悟,杉本正宏;中野遼
• 通讯作者: 中野遼

広視野アンテナの位相復元近傍界ビームパターン測定の開発

广域天线相位恢复近场波束方向图测量的发展

• 发表时间: 2022
• 作者: 中野遼;高倉隼人;関本裕太郎;稲谷順司;杉本正宏;小栗秀悟;マツダフレドリック
• 通讯作者: マツダフレドリック