Abstract
Feedhorn- and orthomode transducer- (OMT) coupled transition edge sensor (TES) bolometers have been designed and micro-fabricated to meet the optical specifications of the LiteBIRD high frequency telescope (HFT) focal plane. We discuss the design and optical characterization of two LiteBIRD HFT detector types: dual-polarization, dual-frequency-band pixels with 195/280 GHz and 235/337 GHz band centers. Results show well-matched passbands between orthogonal polarization channels and frequency centers within 3% of the design values. The optical efficiency of each frequency channel is conservatively reported to be within the range 0.64- 0.72, determined from the response to a cryogenic, temperature-controlled thermal source. These values are in good agreement with expectations and either exceed or are within 10% of the values used in the LiteBIRD sensitivity forecast. Lastly, we report a measurement of loss in Nb/SiNx/Nb microstrip at 100 mK and over the frequency range 200–350 GHz, which is comparable to values previously reported in the literature.
| Original language | English |
|---|---|
| Pages (from-to) | 396-408 |
| Number of pages | 13 |
| Journal | Journal of Low Temperature Physics |
| Volume | 209 |
| Issue number | 3-4 |
| DOIs | |
| Publication status | Published - 2022 Nov |
Keywords
- Bolometer
- CMB
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In: Journal of Low Temperature Physics, Vol. 209, No. 3-4, 11.2022, p. 396-408.
Research output: Contribution to journal › Article › peer-review
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TY - JOUR
T1 - Optical Characterization of OMT-Coupled TES Bolometers for LiteBIRD
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N1 - Funding Information: This work is supported by NASA under grant no. 80NSSC18K0132. Publisher Copyright: © 2022, This is a U.S. Government work and not under copyright protection in the US; foreign copyright protection may apply.
PY - 2022/11
Y1 - 2022/11
N2 - Feedhorn- and orthomode transducer- (OMT) coupled transition edge sensor (TES) bolometers have been designed and micro-fabricated to meet the optical specifications of the LiteBIRD high frequency telescope (HFT) focal plane. We discuss the design and optical characterization of two LiteBIRD HFT detector types: dual-polarization, dual-frequency-band pixels with 195/280 GHz and 235/337 GHz band centers. Results show well-matched passbands between orthogonal polarization channels and frequency centers within 3% of the design values. The optical efficiency of each frequency channel is conservatively reported to be within the range 0.64- 0.72, determined from the response to a cryogenic, temperature-controlled thermal source. These values are in good agreement with expectations and either exceed or are within 10% of the values used in the LiteBIRD sensitivity forecast. Lastly, we report a measurement of loss in Nb/SiNx/Nb microstrip at 100 mK and over the frequency range 200–350 GHz, which is comparable to values previously reported in the literature.
AB - Feedhorn- and orthomode transducer- (OMT) coupled transition edge sensor (TES) bolometers have been designed and micro-fabricated to meet the optical specifications of the LiteBIRD high frequency telescope (HFT) focal plane. We discuss the design and optical characterization of two LiteBIRD HFT detector types: dual-polarization, dual-frequency-band pixels with 195/280 GHz and 235/337 GHz band centers. Results show well-matched passbands between orthogonal polarization channels and frequency centers within 3% of the design values. The optical efficiency of each frequency channel is conservatively reported to be within the range 0.64- 0.72, determined from the response to a cryogenic, temperature-controlled thermal source. These values are in good agreement with expectations and either exceed or are within 10% of the values used in the LiteBIRD sensitivity forecast. Lastly, we report a measurement of loss in Nb/SiNx/Nb microstrip at 100 mK and over the frequency range 200–350 GHz, which is comparable to values previously reported in the literature.
KW - Bolometer
KW - CMB
KW - Low temperature detector
KW - OMT
KW - TES
UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=85137503818&partnerID=8YFLogxK
UR - http://www.scopus.com/inward/citedby.url?scp=85137503818&partnerID=8YFLogxK
U2 - 10.1007/s10909-022-02808-7
DO - 10.1007/s10909-022-02808-7
M3 - Article
AN - SCOPUS:85137503818
SN - 0022-2291
VL - 209
SP - 396
EP - 408
JO - Journal of Low Temperature Physics
JF - Journal of Low Temperature Physics
IS - 3-4
ER -