用于80-120 GHz空间观测的双层动力学电感探测器

我们开发了在80至120~GHz频段灵敏的集总元件动力学电感探测器（LEKID）。本工作中，我们利用所谓的邻近效应来减小铝的超导能隙，否则会强烈抑制频率小于100~GHz的LEKID响应。我们设计、制造并通过光学测试了基于铝（Al）和钛（Ti）多层组合的各种全复用阵列。其灵敏度使用专用的闭环100 mK稀释制冷机和能够重现真实观测条件的天空模拟器测量。光谱响应已用Martin-Puplett干涉仪表征至THz频率，分辨率为3~GHz。我们证明Ti-Al LEKID可达到约$1.4$ $10^{-17}$~$W/Hz^{0.5}$（最佳像素）的光学灵敏度，或对整个阵列平均时为$2.2$ $10^{-17}$~$W/Hz^{0.5}$。光学背景设置为每像素约0.4~pW，这对于该特定波段未来的空间天文台是典型值。该性能接近100~GHz处CMB光子噪声极限两倍的灵敏度，后者驱动了普朗克HFI仪器的设计。该指标仍是下一代毫米波空间卫星的基线。