用于CMB和线强度天文学的片上超导积分场单元制造技术进展

《IEEE Transactions on Applied Superconductivity》：Advances in the Fabrication of On-chip Superconducting Integral Field Units for CMB and Line-Intensity Astronomy

　　

摘要：

通过研究宇宙微波背景辐射的偏振和光谱畸变以及宇宙红外背景辐射的强度波动，我们可以验证关于宇宙膨胀的假设，并探究过去100亿年间星系团的动态与演化情况。由于宇宙微波背景辐射具有宽频段辐射特性且为全天空分布的源，对其进行全面细致的观测是一项耗时且成本高昂的工作。幸运的是，近年来，片上超导光谱仪技术已从实验室走向了望远镜。这类仪器体积小巧，灵敏度受背景噪声影响较小，非常适合在电磁波谱中尚未被充分探索的区域进行快速、大范围的观测。不过，目前这类技术尚无法满足对宇宙微波背景辐射进行大规模光谱和偏振测量的需求。我们提出了若干相关要求，同时设计了新的片上组件和制造工艺。通过采用交叉结构来区分信号偏振，通过优化共面波导的光刻工艺来减少信号损失，通过沉积介电层来降低微带滤波器的光谱分辨率，以及通过消除个别线路短路来提高光谱仪阵列的成品率，这些措施共同促成了一个包含14个探测单元的干涉仪的成功制造。