低温大孔径强度映射实验(EXCLAIM)的光学设计

本工作描述了 EXCLAIM(低温大孔径强度映射实验,EXperiment for Cryogenic Large-Aperture Intensity Mapping)的光学设计与实现。EXCLAIM 是一台气球载望远镜,将测量红移 $z<1$ 的一氧化碳(CO)与红移 $z = 2.5-3.5$ 的电离碳([CII])的积分线发射,以通过与星系红移巡天交叉相关来探测宇宙时间上的恒星形成。EXCLAIM 仪器设计在 $420$--$540$ GHz 频率观测,使用六个微加工硅集成光谱仪,光谱分辨本领 $R = 512$,耦合至动力学电感探测器(KIDs)。完全低温的望远镜冷却至低于 5~K 的温度,在平流层狭窄大气谱线之间提供低背景观测。离轴反射光学使用 $90$ cm 主镜,在 EXCLAIM 波段中心提供 $4.2^\prime$ 半高全宽(FWHM)分辨率,视场为 $22.5^\prime$。对 $1.7$ K 冷光阑的照明结合光学系统中多处的黑化挡板,确保对主镜的低($< -40$ dB)边缘照明,以最小化对杜瓦瓶顶部较暖元件的溢出。