使用NbTiN超导谐振器的600-700 GHz片上滤波器组spectroscopy

不同靶材尺寸的反应磁控溅射沉积铌钛氮化物超导薄膜

Reactive magnetron sputter deposition of superconducting niobium titanium nitride thin films with different target sizes

铌钛氮化物（NbTiN）薄膜的超导临界温度（Tc > 15 K）允许高达1.1 THz的低损耗电路，从而能够使用先进的探测器实现片上光谱和多像素成像。大规模探测器微芯片的驱动要求NbTiN薄膜在越来越大的面积上具有均匀的性能。本文提供了两种不同靶尺寸的反应直流溅射系统之间的实验比较：小靶（100 mm直径）和大靶（127 mm x 444.5 mm）。这篇文章的重点是最大限度地提高薄膜的Tc和溅射等离子体的I-V特性，我们发现这两种系统都能够沉积Tc > 15 K的薄膜。由此产生的薄膜均匀性在本卷的第二份手稿中介绍。我们发现，这些薄膜沉积在从金属到化合物溅射的过渡期内，在目标氮化最强烈地依赖于氮气流的点。沉积优化的关键是增加系统的抽气速度和气体流量，以抵消由靶尺寸引起的滞后效应。以I-V特性作为指导，可以有效地优化反应溅射系统，因为它可以显示最佳沉积制度是否是无缺陷的和可获得的。

SuperSpec：一种宽带片上毫米波光谱仪

Status of SuperSpec: A Broadband, On-Chip Millimeter-Wave Spectrometer

SuperSpec是一种新型的片上光谱仪，我们正在开发的多目标，中等分辨率（R = 100 - 500），大带宽（~1.65：1）的亚毫米和毫米高红移星系的调查光谱。该谱仪采用滤波器组结构，由一系列半波谐振器组成，这些谐振器由光刻图案化的超导传输线形成。由每个谐振器接纳的信号功率由在100-200 MHz下操作的集总元件氮化钛（TiN）动态电感检测器（KID）检测。我们已经测试了一种新的原型设备，它比以前的设备更敏感，更容易制造。我们提出了一个代表性的R=282通道在f = 236 GHz的表征，包括光谱仪检测效率的测量，在大范围的光负载的检测器响应度，和整个系统的光效率。我们概述了对当前系统的未来改进，我们预计将能够构建光子噪声限制R=100的滤波器组，适用于再电离时期针对[CII] 158微米跃迁的线强度映射实验

Hydrogenated Amorphous Silicon Carbide: A Low-loss Deposited Dielectric for Microwave to Submillimeter Wave Superconducting Circuits

Low-loss deposited dielectrics will benefit superconducting devices such as integrated superconducting spectrometers, superconducting qubits and kinetic inductance parametric amplifiers. Compared with planar structures, multi-layer structures such as microstrips are more compact and eliminate radiation loss at high frequencies. Multi-layer structures are most easily fabricated with deposited dielectrics, which typically exhibit higher dielectric loss than crystalline dielectrics. We measured the sub-kelvin and low-power microwave and mm-submm wave dielectric loss of hydrogenated amorphous sili…

用于毫米波片上光谱仪SuperSpec的低噪声氮化钛KID

Low Noise Titanium Nitride KIDs for SuperSpec: A Millimeter-Wave On-Chip Spectrometer

SuperSpec是一种新型的片上光谱仪，我们正在开发的多目标，中等分辨率（R = 100 - 500），大带宽（~1.65：1）的亚毫米和毫米高红移星系的调查光谱。该谱仪采用滤波器组结构，由一系列半波谐振器组成，这些谐振器由光刻图案化的超导传输线形成。由每个谐振器接纳的信号功率由在100 - 200 MHz下操作的集总元件氮化钛（TiN）动态电感检测器（KID）检测。我们已经测试了一种新的原型设备，该设备实现了目标R = 100的分辨率，并且比以前的设备具有更好的检测器灵敏度和光学效率。我们采用了一种新的方法来测量光子噪声使用相干和热辐射源干净地分离散粒和波噪声的贡献。我们报告了探测器NEP的上限为$1.4\times10^{-17}$ W Hz $^{-1/2}$，在地基R=100光谱仪的光子噪声限制NEP的10%以内。

CCAT：用于亚毫米天文学的多速率 DSP：基于 FPGA 的多相合成滤波器组以增强 MKID 读出

CCAT: Multi-Rate DSP for Sub-mm Astronomy: Polyphase Synthesis Filter Bank on FPGA for Enhanced MKID Readout

本文提出基于 FPGA 的重叠通道多相合成滤波器组（OC-PSB）用于 MKID 读出，摒弃传统查找表实现实时动态信号生成，在保持信噪比与可扩展性的同时提升了带宽与动态范围。

CCAT：基于RFSoC的具备重叠信道多相合成滤波器组的二倍频程1.024 GHz KID读出系统

CCAT: a two-octave 1.024 GHz KID readout featuring an overlap-channel polyphase synthesis filter bank on RFSoC

该研究开发了基于RFSoC的二倍频程KID读出系统，采用重叠信道多相合成滤波器组，满足CCAT Prime-Cam仪器的带宽需求，经测试噪声性能与前代相当，可支持多探测器读出且具备良好扩展性。

W波段天文超导移相器和行波动态电感参量放大器

A Superconducting Phase Shifter and Traveling Wave Kinetic Inductance Parametric Amplifier for W-Band Astronomy

W波段（$75-110\; \mathrm{GHz}$）的天空包含了大量关于恒星形成、星系演化和宇宙微波背景的信息。我们已经设计和制造了一个两用的超导电路，以促进下一代天文观测在这一制度提供了概念验证的毫米波低损耗移相器，它可以作为一个芯片上的傅里叶变换光谱仪（FTS）和行波动力学电感参量放大器（TKIP）。超导传输线具有取决于线中的电感的传播速度，线中的电感是超导体中的几何电感和动力学电感的组合。动态电感具有非线性分量，其具有特征电流$I_*$，并且可以通过施加DC电流、改变传播速度和有效路径长度来调制。我们的测试电路被设计为测量路径长度差或相移，$Δϕ$，当一条线被偏置与直流电流时，两条对称传输线之间。为了提供一个测量$Δϕ$，优化高增益W波段TKIP的关键参数，并调制信号路径长度在FTS操作，我们的$3.6 \times 2.5\; \mathrm{cm}$芯片采用了一对$503\; \mathrm{mm}$长NbTiN倒置微带线耦合到圆形波导端口通过径向探针。对于宽度为$3\; \mathrm{μm}$和膜厚为$20\; \mathrm{nm}$的线，当偏置接近$I_*$时，我们预测$Δϕ\approx1767\; \mathrm{rad}$为$90\; \mathrm{GHz}$。我们已经制作了一个原型与$200\; \mathrm{nm}$厚Nb膜和相同的线的长度和宽度…

DESHIMA 2.0：一种200-400 GHz超宽频带集成超导光谱仪

DESHIMA 2.0: A 200-400 GHz Ultra-wideband Integrated Superconducting Spectrometer

DESHIMA 2.0通过超导微带滤波器和泄漏波天线实现了200-400 GHz超宽频带光谱测量，性能优于前代设备，带宽和灵敏度提升显著。

用于NEW-MUSIC的六频段、2.4倍频程（80--420 GHz）分层求和相控阵缝隙偶极子天线阵列设计

Design of a Six-band, 2.4-Octave (80--420 GHz) Hierarchically Summed Phased-Array Slot-Dipole Antenna Array for NEW-MUSIC

针对下一代扩展波长多波段亚毫米波电感相机（NEW-MUSIC），本文设计了覆盖80--420 GHz的六频段分层求和相控阵缝隙偶极子天线阵列，集成滤波器组实现宽带覆盖与频段定义，满足多科学目标观测需求。

用于高分辨率毫米波成像的波导光谱仪

A waveguide spectrometer for high-resolution millimeter-wave imaging

该研究研发了工作于毫米波和亚毫米波的SWISS波导光谱仪，采用矩形波导架构，通过非接触超材料过渡等设计提升性能，相关原型研发取得进展。