利用 SLAC 微谐振器射频（SMuRF）电子学实现用于未来 CMB 与亚毫米波巡天的高复用微波 SQUID 读出
天体物理仪器与方法
2018-09-12 v1 宇宙学与河外天体物理
摘要
正在开发的下一代低温 CMB 与亚毫米波相机需要密集排布的传感器阵列以实现其科学目标。例如 CMB-S4 实验所提议的、对每个相机大量（~10,000–100,000）亚开尔文传感器的读出，将需要在低温与常温读出技术上的实质性改进。为降低每传感器的读出成本与集成复杂度，目前的努力聚焦于在保持读出噪声低于本征探测器噪声的同时实现更高的复用密度。正在积极开发的高复用低温读出技术包括微波动力学电感传感器（MKIDs）与微波 rf-SQUIDs。二者均利用超导微波谐振器的高品质因数，将亚开尔文传感器密集划分至一条微波传输线的带宽中。我们展示了一种用于微波 SQUID 复用的新型常温读出系统——SLAC 超导微谐振器射频电子学（SMuRF）——的开发进展。SMuRF 系统的独特之处在于其能够跟踪每个音调，从而最小化读出每个谐振器所需的总射频功率，显著降低了低温与常温读出的线性度要求。在此，我们给出首个完整 SMuRF 系统的读出噪声与线性度测量，包括在 528 通道低温微波 SQUID 复用器上演示闭环音调跟踪。SMuRF 正被探索作为若干未来 CMB 项目（包括 Simons 天文台、BICEP Array、CCAT-prime、Ali-CPT 与 CMB-S4）的潜在读出方案。该平台的并行开发正在进行，以使 SMuRF 适配读出 MKID 与快速 X 射线 TES 量热计阵列。
引用
@article{arxiv.1809.03689,
title = {Highly-multiplexed microwave SQUID readout using the SLAC Microresonator Radio Frequency (SMuRF) Electronics for Future CMB and Sub-millimeter Surveys},
author = {Shawn W. Henderson and Zeeshan Ahmed and Jason Austermann and Daniel Becker and Douglas A. Bennett and David Brown and Saptarshi Chaudhuri and Hsiao-Mei Sherry Cho and John M. D'Ewart and Bradley Dober and Shannon M. Duff and John E. Dusatko and Sofia Fatigoni and Josef C. Frisch and Jonathon D. Gard and Mark Halpern and Gene C. Hilton and Johannes Hubmayr and Kent D. Irwin and Ethan D. Karpel and Sarah S. Kernasovskiy and Stephen E. Kuenstner and Chao-Lin Kuo and Dale Li and John A. B. Mates and Carl D. Reintsema and Stephen R. Smith and Joel Ullom and Leila R. Vale and Daniel D. Van Winkle and Michael Vissers and Cyndia Yu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1809.03689},
year = {2018}
}
备注
16 pages, 5 figures