LiteBIRD 低频望远镜的修正化 Dragone 交叉光学设计

LiteBIRD 是一项由日本空间航天局（JAXA）领导的国际项目，旨在以高灵敏度测量宇宙微波背景（CMB）极化，以检测极化 B 模，以证明暴涨理论。LiteBIRD 将在地球-太阳系统 L2 拉格朗日点观测全天 sky 三年，覆盖 34-448 GHz，计划于 2032 年日本财年发射。低频望远镜（LFT）将在 34-161 GHz 范围内观测，采用修正化 Dragone（MCD）反射光学设计，针对宽视场（$18^{\circ} \times 9^{\circ}$）优化光学性能。本文报告了 LFT 的光学设计细节，包括其优化及通过光学仿真 assessing 的光学性能。MCD 设计由抛物面主镜和双曲面副镜组成，包含最高 7 阶多项式校正项，实现 161 GHz 时视场全域 Strehl 比率 $\geq 0.97$。Mueller QU（UQ）交叉极化响应在 34 GHz 时 $\leq -26.9$ dB。仿真得到的 beam 大小在 34 GHz 时 $< 78^{'}$。在 34 GHz 时，直接和扩散三次反射侧瓣响应估计为 $< -57$ dB，聚焦三次反射侧瓣 $< -37$ dB。LFT 光学设计满足项目的所有光学要求和规格，兼容 LiteBIRD 的科学目标。