CCAT: 面向 Prime-Cam 的光电响应、噪声与读出优化——基于 KID 的研究
天体物理仪器与方法
2025-10-15 v1
摘要
Fred Young 亚毫米望远镜（FYST）于 CCAT 观测站上的 Prime-Cam 仪器将进行一系列灵敏的毫米至亚毫米尺度的天体和宇宙学科学调查。Prime-Cam 将使用覆盖 280--850 GHz 多个频段的动力电感探测器（KIDs）。由于研发超过 10 万个传感器，KID 数组将很快构成世界上建成规模最大的亚毫米焦平面。当固定的微波音调探测 KID 中的�幅和相位调制时，由于大气负载的变化，读出设置的最优性问题便随之出现。实现 FYST 的科学目标要求以最佳性能运行探测器，并确定准确的光电响应，这些响应值取决于读出音调的置信位置和功率。为此，我们采用黑体冷负载对 280 GHz TiN 和 Al 数组中的样本像进行实验室测量，以模拟观测条件。这些测量探索了探测器的光电响应和噪声特性，涵盖了变化的光学负载、音调功率和置信位置，为 >10 万个 KID 的原位校准和运行提供了基础。我们通过读出音调功率和置信位置作为函数，对探测器灵敏度进行 Noise Equivalent Power（NEP） characterization，并测量了由于光学功率变化导致的 detuning 对 NEP 的影响。我们的测试装置和方法将指导 Prime-Cam 的调试、原位探测器校准程序、探针音调重置的频率，以及未来阵列的潜在设计改进，支持 FYST 计划于 2026 年实现首次亮相。
引用
@article{arxiv.2510.12162,
title = {CCAT: Optical Responsivity, Noise, and Readout Optimization of KIDs for Prime-Cam},
author = {Eliza Gazda and Quintin Meyers and James R. Burgoyne and Scott Chapman and Steve K. Choi and Cody J. Duell and Anthony I. Huber and Inchara Jagadeesh and David Faulkner Katz and Ben Keller and Lawrence T. Lin and Paul Malachuk and Michael D. Niemack and Darshan A. Patel and Gordon J. Stacey and Benjamin J. Vaughan and Eve M. Vavagiakis and Samantha Walker and Yuhan Wang and Ruixuan and Xie},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.12162},
year = {2025}
}