BICEP Array 30/40 GHz 双向焦平面设计与性能

我们展示了一个适用于观测 cosmic microwave background polarimetry 中重要的低频前景的宽带双向焦平面。天线元件由具有60%带宽的槽槽箍形天线组成，可划分为两个频段。每个像素由两个交错的12×12对线性偏振天线元素组成，构成相位阵列，旨在合成对称光束，无需聚焦光学。每个天线元件的信号通过微带求和树以相位和且均匀加权方式捕获。通过使用两个互补的六极Butterworth滤波器对天线信号进行双向处理。这种滤波器架构确保在所有频率上实现连续阻抗匹配，从而在两个频段之间实现最小反射损失。随后，通过带通滤波器提高带外抑制，信号随后被导入过渡边缘传感器 bolometer岛。我们展示了这个焦平面的性能，具有两个 distinct 频段，30和40 GHz，分别具有约20和15 GHz的带宽。两种频段之间的不等带宽是由于双向器频率从设计值中产生的意外偏移所致。这些探测器的端到端光学效率相对适中，为20-30%，由于求和树中未知的阻抗不匹配导致效率损失。远场天线图显示良好的光学特性，边缘像素的 ellipticity 不超过约5%，A-B偏振对的峰值-峰值差为约10-15%。