A cryogenic rotation stage with a large clear aperture for the half-wave plates in the Spider instrument
我们描述了低温半波片旋转机制，并在蜘蛛，一个偏振敏感的球载望远镜阵列，观察宇宙微波背景在95 GHz和150 GHz的平流层气球飞行期间从南极洲在2015年1月使用。这些机构在飞行中在液氦温度下工作。三点接触设计使机械轴承相对较小，但允许大直径（305 mm）的通孔。由低温步进电机驱动的蜗轮允许精确定位，并在电机断电时防止不期望的旋转。一个定制的光学编码器系统监测方位角的绝对精度为+/- 0.1度。该系统在Spider成功的16天飞行中表现良好。
2016-01-08 astro-ph.CO astro-ph.IM
Antenna-coupled TES Bolometer Arrays for BICEP2/Keck and SPIDER
BICEP 2/Keck和SPIDER是宇宙微波背景（CMB）偏振计，主要测量由暴胀产生的原初引力波引起的B模偏振。他们将使用偏振敏感天线耦合TES测辐射热计的平面阵列，工作频率在90 GHz和220 GHz之间。在150 GHz时，每个阵列由64个偏振计组成，其中四个阵列组装在一起形成焦平面，总共有256个双偏振元件（512个TES传感器）。探测器阵列集成了NIST开发的时域SQUID多路复用器，并使用不列颠哥伦比亚大学开发的多通道电子器件（MCE）读出。随着我们在提高整个阵列的探测器参数均匀性和制造产量方面取得的进展，我们的主要努力集中在提高探测器阵列的光学和噪声性能上，以生产达到目标灵敏度的科学级焦平面。我们报告的变化，在探测器的设计实施，以优化这些性能和焦平面阵列表征。BICEP 2于2009年12月在南极部署了第一个150 GHz科学级焦平面。
2010-09-20 astro-ph.CO astro-ph.IM
A beam-displacement prism based, three band stellar photo-polarimeter
印度天体物理研究所设计并制造了一台能同时测量三个波段点源线偏振的新型天文偏振仪。旋光仪有一个方解石光束位移棱镜作为分析器。利用高速旋转的斩波器，在同一个光电倍增管上准同时探测出射的各个光谱波段的寻常光束和非常光束。有效斩波频率可设置为高达200 Hz。旋转的超消色差Pancharatnam半波片用于调制入射到分析器上的光。使用适当的二向色和玻璃滤光片分离光谱带。详细的分析表明，偏振计效率的50%的减少，因为事实上，这两个光束的强度是交替测量的部分补偿减少的时间要花在观察天空背景。由格兰-泰勒棱镜在光路中产生的偏振的位置角被发现是轻微的波长依赖性，表明在光束中的固定的超消色差半波片不完全补偿旋转板的有效光轴的位置角的变化。然而，在U-I光谱区域中的总变化幅度仅为0.92度。偏振效率也被发现是波长相关的，在U-I区域的总振幅为0.271%，其平均值为99.211%。仪器极化被发现是非常低的。它在V-I光谱区几乎是恒定的（~0.04%），显然，它在紫外线附近略有增加。对偏振星的观测表明，所测偏振值与文献中的偏振值符合得很好。
2015-06-27 astro-ph.IM
POLICAN: A Near-infrared Imaging Polarimeter at the 2.1m OAGH Telescope
POLICAN是一种近红外成像线性偏振仪，为位于墨西哥索诺拉州卡纳内阿的吉列尔莫·哈罗天体物理观测站（OAGH）的2.1米望远镜上的卡纳内阿近红外相机（CANICA）开发。POLICAN安装在CANICA之前，由一个旋转的超消色差1-2.7微米半波片（HWP）作为调制器和一个固定的线栅偏振器作为分析器组成。CANICA有一个1024 x 1024的碲镉汞探测器，板级为0.32弧秒/像素，视场为5.5 x 5.5弧分^[2]。偏振观测是通过半波片角度0、22.5、45、67.5度的不同步长调制入射光来进行的，以建立线性斯托克斯参数（I、Q和U）。图像缩减包括暗减法、偏振平场和天空减法。天体测量和测光校准是使用两微米全天巡天的公开数据进行的。偏振校准包括观测球状星团和偏振标准在文献中。对球状星团多次观测的分析得出仪器偏振度为0.51%。从最亮的7等星到最暗的16等星，偏振度的范围从0.1%到10%不等。对于H波段亮度大于13等的恒星，其偏振测量精度优于0.5%，位置角误差小于5 °。POLICAN主要用于研究星际介质中恒星形成区域及其周围的散射极化和磁场。
2018-03-06 astro-ph.IM
Classical polarimetry with a twist: a compact, geometric approach
我们提出了一种方法，经典的偏振，不需要移动部件，是紧凑和强大的，并编码完整的偏振信息在一个单一的数据帧，完成替换旋转的组件，如波片沿空间轴的位置。我们证明了一个偏振计的概念，具有四分之一波片，其快速轴方向的变化与位置沿一个轴的2D数据帧结合固定方向的偏振分析仪，类似于一个经典的旋转四分之一波片偏振计。得到了完整的斯托克斯参数集，如果使用四分之一波延迟器，则对圆偏振斯托克斯V具有最大灵敏度。线性和圆偏振项用相差两倍的空间载波频率编码，这最小化了串扰。其他旋转组件偏振仪借给自己的方法。由于偏振调制空间频率不会随波长发生很大变化（如果有的话），因此此类装置接近消色差，从而简化了仪器设计。由于极化信息是在一个单一的观察，快速变化，瞬态和移动的目标是可访问的，由于顺序数据采集的精度损失是避免的，并不需要移动部件。
2019-05-02 astro-ph.IM
B-Machine Polarimeter: A Telescope to Measure the Polarization of the Cosmic Microwave Background
B机器望远镜是几年来开发、建造、表征和观测的结晶。该望远镜是一个偏离标准偏振斩波相关接收器的半波片技术。典型的偏振计使用相关接收器来斩波偏振信号，以克服HEMT放大器中固有的$1/f$噪声。B-Machine使用室温半波片技术在偏振态之间斩波并测量CMB的偏振特征。该望远镜的解调$1/f$膝关节为5 mHz，平均灵敏度为1.6 $\mathrm{mK}\sqrt{\mathrm{s}}$。本文件探讨了B机的构造、表征、天文源观测和数据集分析。初步的功率谱和天空图与大的天空覆盖的第一年的数据集。
2013-11-08 astro-ph.CO astro-ph.IM
A multi-spectral band stellar photo-polarimeter
我们设计并建造了一台新的天文偏振仪，可以同时测量三个光谱波段的线偏振。它有一个方解石光束位移棱镜作为分析器。利用高速旋转的斩波器，在同一个光电倍增管上准同时探测出射的各个光谱波段的寻常光束和非常光束。旋转的超消色差Pancharatnam半波片用于调制入射到分析器上的光。使用适当的二向色和玻璃滤光片分离光谱带。我们表明，减少50%的偏振计的效率，因为这两个光束的强度交替测量的事实是部分补偿减少的时间要花在观察天空背景。使用光束位移棱镜作为分析仪完全消除了背景天光的偏振，这是月光照耀的夜晚，特别是在微弱恒星的情况下的主要误差来源。通过观测几颗偏振和非偏振恒星进行的野外试验表明，偏振计的性能是令人满意的。
2015-05-16 astro-ph.IM
Design of a Full-Stokes Polarimeter for VLT/X-shooter
X-shooter是VLT最受欢迎的仪器之一，提供300至2500 nm的瞬时光谱。我们提出了一个单一的偏振单元的设计，在偏振自由卡塞格伦焦点，服务于所有三个摄谱仪臂的X-射手。它由作为偏振分束器的方解石Savart板和作为“多色调制器”的可旋转晶体延迟器堆叠组成。由于即使是“超消色差”波片的波长范围对于X射线摄影机来说也太有限了，因此这种新型调制器被设计为在所有波长下为所有斯托克斯参数提供接近最佳的偏振效率。我们分析了调制器的设计，其偏振性能，其温度灵敏度，其偏振条纹。此外，我们提出了偏振单元的光学设计。X-shooter偏振计将提供无数的科学案例：从测量恒星磁场（例如，Ap星、白矮星、大质量恒星）来确定年轻恒星周围和超新星爆炸中的不对称结构。
2012-07-12 astro-ph.IM astro-ph.SR
SST polarization model and polarimeter calibration
建立了瑞典1-m太阳望远镜的望远镜偏振模型，并将该模型的参数与入射窗前1米线偏振器的偏振测量值进行了拟合。在这个模型中，1米镜头的特点是五参数MUller矩阵，其对应于具有跨越孔径的延迟和快轴取向的任意变化的延迟器。通过测量非偏振输入光的望远镜偏振并与偏振模型的预测进行比较，验证了所得到的模型。对于所有归一化偏振分量（Q/I、U/I和V/I），预测的准确度在约0.4%以内。所使用的偏振计是基于两个双折射液晶和一个线性偏振器，并将用于成像偏振和分光偏振。最关键的校准是测量调制矩阵。这是通过在偏振计之前的光路中插入一个线性偏振器和一个旋转四分之一波片，并测量调制强度来完成的。四分之一波片的校准通过仅用偏振计测量线性偏振器来优化，然后通过两个未知参数（延迟和角度偏移）的迭代来最小化偏振度的误差加上用于调制矩阵的反演的残余误差。我们发现，在CCD响应的小的非线性是在校准偏振计的主要障碍。第一个完整的斯托克斯成像偏振观测在SST显示。对比望远镜补偿前后的图像，验证了望远镜偏振模型的正确性。
2010-10-20 astro-ph.IM astro-ph.SR
Pre-flight integration and characterization of the SPIDER balloon-borne telescope
我们介绍了2013年飞行前活动后天基信息平台仪器的集成和表征结果。SPIDER是一个球载偏振计，旨在探测宇宙微波背景度标度$B$模式偏振中的原始引力波信号。在94 GHz和150 GHz频段，有6个独立的望远镜容纳了2000多个探测器，SPIDER将绘制7.5%的天空，每个频率的深度为11至14 $μ$ K $\cdot$弧分，这是普朗克改进的$\sim$ 5倍。我们讨论的指向，低温，电子和电源子系统的集成，以及飞行前的检测器和光学系统的特性。天基信息平台已为2014年12月从南极洲起飞的飞行做好了充分准备，预计将受到调查区域天体物理前景发射的限制，而不是仪器灵敏度的限制。
2014-07-09 astro-ph.CO astro-ph.IM
Particle response of antenna-coupled TES arrays: results from SPIDER and the lab
未来的毫米波和亚毫米空间任务将采用多路复用过渡边缘传感器（TES）测辐射热计的大阵列。这些仪器必须应对大气层外宇宙射线的高通量，这些宇宙射线会导致测辐射热计数据出现“故障”，这对普朗克测辐射热计的数据分析构成了挑战。未来的仪器将面临共享衬底晶片和多路复用读出布线的额外挑战。在这项工作中，我们使用两组数据探索现代TES阵列对空间宇宙射线环境的敏感性：2015年SPIDER宇宙微波背景偏振计的长时间气球飞行，以及SPIDER飞行硬件对放射源的实验室暴露。我们发现可控的毛刺率和短毛刺持续时间，导致对SPIDER分析的影响最小。我们通过研究多探测器的重合约束能量在基板内的传播，并给出了初步的脉冲形状在实验室数据。
2020-02-13 astro-ph.IM physics.ins-det
Development and application of metamaterial-based Half-Wave Plates for the NIKA and NIKA2 polarimeters
在毫米和亚毫米波长下工作的大视场成像/偏振测量仪器是了解磁场（MF）在引导细丝物质进入星前核中的作用的基本工具，为银河系恒星形成区的物理学提供了独特的见解。除其他主题外，在银河系外的规模，活动星系核的偏振观测将使我们能够限制可能的物理条件的发射等离子体从喷流和/或探索超新星遗迹内的尘埃物理。安装在IRAM 30米望远镜上的千像素NIKA 2相机是当今天文学家在260 GHz（1.15 mm）的大视场上同时产生强度/偏振测量图的最佳工具之一。NIKA和NIKA 2中的偏振测量是通过快速调制总入射偏振来实现的。这使得最终能够安全地将小的科学信号与大的、非偏振的和强可变的大气背景隔离开来。方法：通过在光束中插入快速旋转的半波片（HWP）实现偏振调制。为了允许宽视场的观察，板必须是大的，直径超过250 mm。在12 Hz的偏振信号的调制，也需要波片足够轻。此外，这个关键的光学元件必须在传输和差分相移方面表现出最佳的电磁特性。为此，已经开发了三种超材料HWP，使用网状过滤器技术。在开发前两个单波段HWP时获得的知识被用于实现最后一个双波段HWP的更具挑战性的性能要求。第一和第三波片满足NIKA和NIKA 2仪器的要求。结果（节略）
2020-06-22 astro-ph.IM physics.optics
Optimization of the half wave plate configuration for the LSPE-SWIPE experiment
寻找宇宙微波背景（CMB）的B模偏振是观测宇宙学的新前沿。B模式探测将最终证实暴胀情景中预测的原始引力波（GW）背景的存在。已经设计或计划了几个实验来观察B模式。在这项工作中，我们专注于即将到来的大规模偏振探测器（LSPE）的实验，这将致力于在大角度尺度的CMB偏振的准确测量。LSPE包括一个球载测辐射热仪器，即偏振探测器短波仪器和一个地面相干偏振计阵列，即平流层意大利偏振计。SWIPE将采用旋转半波片（HWP）偏振调制器，以减轻由于仪器非理想性造成的系统效应。我们在这里提出了初步的预测，旨在优化HWP配置。
2017-09-14 astro-ph.CO astro-ph.IM
Systematic effects induced by Half Wave Plate precession into Cosmic Microwave Background polarization measurements
测量CMB辐射偏振特性的最容易的方法是借助于基于半波片旋转的斯托克斯偏振计。目前的观测宇宙学开始受到系统效应的限制。具有旋转半波片（HWP）的斯托克斯偏振计具有通过调制辐射的线性偏振分量来减轻一长串潜在系统学的优点，但是旋转HWP的存在本身可以引入新的系统效应，这必须在控制之下，代表B模式实验设计中最关键的部分之一。在本文中，我们提出，模拟和分析的寄生信号所产生的进动的旋转HWP。我们首先找到一个解析公式的影响的系统效应引起的HWP进动的传播辐射，使用3D推广的穆勒形式主义。然后，我们进行了几个数值模拟，显示由这个系统诱导的斯托克斯参数的效果。我们还推导并讨论了卫星实验测量的B模式的影响。我们发现的斯托克斯参数的解析公式从斯托克斯偏振仪的HWP遵循一个进动运动的角度$θ_0$。我们显示的结果取决于HWP的惯性张量，旋转速度和$θ_0$。数值模拟的结果被报告为一个简单的电场的时间轴。最后，假设观测整个天空的卫星任务，我们分析了B模式测量的影响。考虑到当前B模式实验的灵敏度，这种影响是不可忽略的，因此这是一个系统的，需要在未来的实验中仔细考虑。
2019-06-17 astro-ph.CO astro-ph.IM
Feedhorn-coupled TES polarimeter camera modules at 150 GHz for CMB polarization measurements with SPTpol
SPTpol相机是一个在90和150 GHz的二向色偏振接收器。SPTpol于2012年1月部署在南极望远镜（SPT）上，正在寻找宇宙微波背景（CMB）中的微弱偏振信号。该相机由180个90 GHz的过渡边缘传感器（TES）偏振计和7个150 GHz的84偏振计相机模块（共588个偏振计）组成。我们介绍了150 GHz相机模块的设计、暗特性和实验室光学特性。该模块由耦合到波纹喇叭天线的硅板阵列的TES偏振计的衍射阵列组成，这两者都是在NIST博尔德制造的。除了安装硬件和RF屏蔽外，每个模块还包含一组用于数字频域多路复用的无源读出电子器件。因此，单个模块作为微型焦平面功能齐全，可以独立测试。在部署前测试的模块中，探测器的平均临界温度为478 mK，法向电阻R_N为1.2 Ohm，无负载饱和功率为22.5 pW，（仅探测器）光学效率为~ 90%，并且在过渡中具有< 1 ms的延迟时间常数。
2012-10-17 astro-ph.IM
Modelling TES non-linearity induced by a rotating HWP in a CMB polarimeter
大多数即将进行的CMB实验计划部署几千到几十万个TES测辐射热计，以大幅提高灵敏度并揭示B模式信号。差分系统效应和$1/f$噪声是实现这一结果需要克服的两个挑战。近年来，旋转半波片作为减轻这些影响的解决方案越来越受欢迎，特别是对于那些针对最大角度尺度的实验。然而，当采用旋转HWP时，可能会出现其他效果。在本文中，我们专注于HWP同步信号，这是由于强度偏振泄漏引起的旋转低温多层蓝宝石HWP作为望远镜系统的第一个光学元件。我们使用LiteBIRD LFT作为案例研究，我们分析这些杂散信号和TES测辐射热计之间的相互作用，以确定该信号是否会污染测辐射热计响应。我们提出了几个不同的TES模型假设和不同的杂散信号幅度的模拟结果。对这些效应进行建模是找到可以容忍的泄漏水平并最大限度地减少测辐射热计响应的非线性效应的基础。
2022-08-05 astro-ph.IM
Thermal architecture for the SPIDER flight cryostat
我们描述了低温系统的SPIDER，球载微波偏振计，将映射8%的天空度尺度角分辨率。该系统由一个1284 L液氦低温恒温器和一个16 L毛细管填充的超流氦罐组成，它们分别提供4 K和1.5 K的基本工作温度。闭合循环氦-3吸附制冷机为多个焦平面提供亚开尔文冷却功率，这些焦平面位于单色望远镜插入物中。主氦罐悬挂在带有热绝缘玻璃纤维弯曲件的真空容器内，并通过两个蒸汽冷却屏蔽和多层绝缘的组合来屏蔽热辐射。该系统允许极低的仪器背景和超过25天的保持时间。包括冷冻剂在内的低温系统的总质量约为1000 kg。这使得传统的长时间气球飞行成为可能。我们将讨论低温系统的设计、热分析和鉴定。
2011-06-13 astro-ph.IM physics.ins-det
Spider Optimization II: Optical, Magnetic and Foreground Effects
Spider是一种气球携带的仪器，旨在以度尺度分辨率绘制大部分天空中宇宙微波背景（CMB）的偏振。Spider的主要目标是通过原始引力波对CMB偏振的影响来测量原始引力波的振幅，前提是张量与标量之比r大于0.03。为了实现这一目标，仪器系统误差必须以前所未有的精度进行控制。在这里，我们建立在以前的工作，使用模拟蜘蛛观测，以检查几个系统的影响，其特征在于通过测试和建模的各种仪器组件。特别是，我们调查的半波片，焦平面组件和地球的磁场之间的耦合，光束失配和不对称的非理想光谱响应的影响。我们还提出了一个基于银河系磁场和尘埃三维模型的扩散偏振前景发射模型，并研究了这种前景发射与我们的观测策略和仪器效应的相互作用。我们发现，预期的前景和系统污染水平足够低，蜘蛛实现其科学目标。
2011-02-02 astro-ph.CO astro-ph.IM
Modeling dielectric half-wave plates for cosmic microwave background polarimetry using a Mueller matrix formalism
我们推导出一个解析公式，使用Mueller矩阵形式主义，参数化的非理想性的半波片（HWP）由介电抗反射涂层双折射板。该模型考虑了垂直入射时的频率相关效应，包括由电介质边界处的反射驱动的效应。该模型还可用于指导使用HWP的仪器的表征。我们讨论了HWP与不同源光谱的耦合，以及这种效应对SPIDER宇宙微波背景实验前景去除的潜在影响。我们还描述了一种方法来使用这个模型的映射算法，完全纠正HWP非理想。
2011-06-22 astro-ph.CO astro-ph.IM
The Detector System for the Stratospheric Kinetic Inductance Polarimeter (SKIP)
平流层动力感应旋光仪是一个拟议的气球实验，目的是通过从瑞典基律纳发射观测北半球1 133平方度的天空，研究宇宙微波背景、宇宙红外背景和银河尘埃排放。该仪器包含2317单极化，喇叭耦合，铝集总元件动态电感检测器（LEKID）。LEKID将使用绝热退磁制冷机保持在100 mK。偏振计在两种配置中操作，一种对以150 GHz为中心的频谱带敏感，另一种对260和350 GHz频带敏感。探测器读出系统基于ROACH-1板，探测器将被偏置到300 MHz以下。探测器阵列由F/2.4交叉德拉戈内望远镜与500 mm的孔径产生15弧分半高宽光束在150 GHz。为了最大限度地减少探测器负载并最大限度地提高灵敏度，整个光学系统将被冷却到1 K。线性偏振的天空信号将被安装在望远镜孔径处的金属网半波片调制，并由超导磁轴承旋转。观测计划包括至少两次为期五天的飞行，从150 GHz观测开始。
2014-01-05 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.ins-det
Improving polarimetric accuracy of RoboPol to $<$ 0.05 % using a half-wave plate calibrator system
针对RoboPol偏振仪因仪器偏振限制精度的问题，开发了旋转半波片校准器系统，通过光束交换调制测量，使偏振精度提升至优于0.05%，性能提高2-3倍。
2024-07-18 astro-ph.IM
Robust CMB polarisation mapmaking with a rotating half-wave plate
Université Paris Cité, CNRS, Astroparticule et Cosmologie（巴黎西岱大学，法国国家科学研究中心，粒子与宇宙学）；Jodrell Bank Centre for Astrophysics, University of Manchester（曼彻斯特大学，天体物理学乔德雷尔银行中心）
提出一种针对旋转半波片CMB实验的偏振制图方法，通过边缘化慢变信号抑制强非偏振污染，恢复高保真偏振图，并命名为POMME。
2026-07-01 astro-ph.CO astro-ph.IM
The NIKA polarimeter on science targets. Crab nebula observations at 150 GHz and dual-band polarization images of Orion Molecular Cloud OMC-1
本文介绍了NIKA相机的偏振系统，并对猎户座和蟹状星云的主要研究结果进行了总结。偏振系统配备了室温连续旋转的多网格半波片和面向NIKA低温恒温器窗口的栅偏振器。尽管NIKA的灵敏度低于NIKA 2，但它在1和2毫米波段都具有偏振能力。NIKA偏振观测证明了这种技术在探测不同目标的偏振方面的能力，紧凑和扩展的来源，如蟹状星云和猎户座分子云区域OMC-1。这些测量加上处理系统学的先进技术，为目前对NIKA 2的偏振观测开辟了道路，这将在银河系和河外发射和磁场研究方面取得重要进展。
2019-11-14 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
QUBIC VI: cryogenic half wave plate rotator, design and performances
暴胀重力波B模偏振探测是现代大角度尺度宇宙微波背景（CMB）实验的最终目标。一项巨大的努力正在进行，部署了许多地面、气球和卫星实验，使用不同的方法将这种微弱的偏振成分从入射辐射中分离出来。其中一种主要使用的技术是斯托克斯偏振测量法，其使用旋转半波片（HWP）和线偏振器来分离和调制具有低残余交叉偏振的偏振分量。本文介绍了QUBIC斯托克斯旋光仪的设计特点和性能。这些装置的一个共同系统是产生与旋转同步并与光学元件的发射率成比例的大的寄生信号。QUBIC Stokes旋光仪的一个关键特性是在低温下工作，以最大限度地减少这种不必要的分量。在低温下有效地移动这种大型光学元件构成了一个很大的工程挑战，以减少摩擦功耗。在设计阶段已经给予了很大的关注，以尽量减少部件之间的差异热收缩。旋转由放置在低温恒温器外部的步进电机驱动，以避免在低温温度下的热负载耗散。本工作中的测试和结果表明，QUBIC旋光仪可以轻松实现0.1°以下的定位精度，只需使用步进电机精度和光学绝对编码器。旋转仅在第二低温级（~ 8 K）上引起几mK的额外功率负载。
2020-11-19 astro-ph.CO astro-ph.IM
A large-diameter cryogenic rotation stage for half-wave plate polarization modulation on the POLARBEAR-2 experiment
本文介绍了一种低温旋转台（CRS）的设计，它与低温半波片（CHWP）偏振调制器一起用于西蒙斯阵列的第二、第三批POLARBEAR-2b和POLARBEAR-2c（PB 2b/c）宇宙微波背景（CMB）实验。使用CHWP对CMB偏振信号的快速调制抑制了由于大气湍流而引起的1/f污染，并且允许单个偏振计测量两种偏振状态，从而减轻了当差分正交检测器时出现的系统效应。为了调制整个探测器阵列，同时避免由于热发射而导致的过量光子负载，CHWP必须具有> 450 mm的净孔径直径，并冷却至< 100 K。我们设计了一个454 mm净孔径，< 65 K的CRS使用超导磁轴承由同步磁电机驱动。我们提出的CRS的规格，其接口的PB 2b/c接收器低温恒温器，其性能在一个独立的测试，并计划未来的工作。
2018-05-26 astro-ph.CO astro-ph.IM
Design and development of an ambient-temperature continuously-rotating achromatic half-wave plate for CMB polarization modulation on the POLARBEAR-2 experiment
本文介绍了一种用于POLARBEAR-2（PB 2）实验研究宇宙微波背景（CMB）偏振的室温连续旋转半波片（HWP）的研制。快速偏振调制抑制1/f噪声由于非偏振大气湍流，并提高灵敏度角尺度CMB波动的通货膨胀引力波信号被认为存在。HWP调制器旋转输入偏振信号，因此允许单个偏振计测量两个线性偏振状态，消除与正交检测器的差分相关联的系统误差。PB 2将直径为365 mm的7，588个二向色、95/150 GHz过渡边缘传感器测辐射热计的焦平面投影到4度视场上，该视场以每秒$\sim$ 1度的速度扫描天空。我们发现，一个500毫米直径的环境温度蓝宝石消色差HWP旋转在2 Hz是一个合适的偏振调制器PB 2。我们提出了PB 2 HWP的设计考虑，HWP光学堆栈和旋转机构的构造，以及完全组装的HWP仪器的性能。最后，我们讨论了未来西蒙斯阵列接收机的HWP偏振调制。
2016-07-21 astro-ph.CO astro-ph.IM
SWIPE: a bolometric polarimeter for the Large-Scale Polarization Explorer
球载LSPE任务的优化测量大角度尺度的宇宙微波背景的线偏振。用于偏振探测器的短波长仪器（SWIPE）由3个多模测辐射热计阵列组成，冷却温度为0.3K，光学元件和滤波器低温冷却至4K以下，以减少探测器上的背景。偏振测量是通过在阵列前放置大的旋转半波片和线栅偏振器来实现的。偏振调制器是光学链的第一个组件，显著降低了仪器偏振的影响。在SWIPE中，我们用角分辨率换取灵敏度。折射望远镜的入射光瞳直径为45厘米，而场光学系统经过优化，可以为每个探测器收集数十种模式，从而提高吸收功率。该方法在95、145、245 GHz处分别产生1.8、1.5、1.2度的FWHM分辨率。三个通道的预期性能受到光子噪声的限制，导致对于覆盖25%天空的13天调查，每束光的最终灵敏度约为0.1-0.2 uK。
2012-08-01 astro-ph.CO astro-ph.IM
Dual-Beam Optical Linear Polarimetry from Southern Skies. Characterisation of CasPol for high precision polarimetry
我们提出了一个表征CasPol，安装在2.15米豪尔赫·萨哈德望远镜，位于阿根廷的Complejo Astronómico El Leoncito的双光束偏振计。该望远镜是南半球为数不多的拥有偏振计的米级光学望远镜之一。为了开展这项工作，我们收集了五次观测活动的光偏振数据，第一次是在2014年1月，其余的是在2017年8月至2018年3月之间。数据通过Johnson-Reynolds V、R和I过滤器获取。沿着运动，我们观察到八个非偏振和四个偏振标准星。我们的分析开始描述视宁度和孔径对偏振测量的影响，定义最佳孔径提取并为视宁度条件设置明确的限制。然后，我们使用的非偏振标准星的仪器极化的水平，并评估存在的极化依赖于整个电荷耦合器件的位置。研究了偏振标准星，以量化仪器随波长的稳定性。具体来说，我们发现，CasPol的整体仪器偏振是$\sim 0.2 \%$在V，R和I波段，与一个可以忽略不计的偏振依赖于检测器上的恒星的位置。半波片延迟器的稳定性约为0.35度，使CasPol可与现有仪器相媲美。我们还提供了新的测量在三个光度带的非偏振和偏振标准星。最后，我们展示了科学结果，说明了CasPol对相对微弱物体进行精密偏振测量的能力。
2019-04-10 astro-ph.IM
The Atacama B-Mode Search: CMB Polarimetry with Transition-Edge-Sensor Bolometers
阿塔卡马B模式搜索（ABS）实验是一个145 GHz的偏振计，旨在测量大角度尺度下宇宙微波背景（CMB）的B模式偏振。ABS仪器将于2010年运往智利的阿塔卡马沙漠进行全面测试，并准备进行观测。ABS将使用低温交叉Dragone设计，将大角度尺度CMB偏振各向异性成像到240个喇叭耦合过渡边缘传感器（TES）偏振计的焦平面上。在NIST制造的ABS探测器使用正交模换能器将入射辐射的正交偏振耦合到单独的TES测辐射热计上。入射辐射由孔径光阑处真空窗口前面的环境温度半波片调制。初步探测器表征表明，ABS探测器在现场可实现300 $μK \sqrt{s}$的灵敏度。本文介绍了ABS光学设计和探测器读出方案，包括喇叭天线设计和性能，磁屏蔽，焦平面结构，和低温电子学。
2010-08-23 astro-ph.CO astro-ph.IM
Visible-Light High-Contrast Polarimetry with MagAO-X: Characterization and Initial Results
Steward Observatory, University of Arizona（亚利桑那大学斯图尔德天文台）；Subaru Telescope, National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台昴星团望远镜）；Nuclear and Energy Research Institute, IPEN-CNEN（IPEN-巴西核能与能源研究所）；Institute Prof. João Steiner of Instrumentation and Data Science（若昂·斯坦纳仪器与数据科学研究所）；Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute（平顿研究所计算天体物理学中心）；Department of Physics, University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校物理系）；Wyant College of Optical Sciences, University of Arizona（亚利桑那大学怀安特光学科学学院）；Astrobiology Center（天体生物学中心）；Leiden Observatory, Leiden University（莱顿大学莱顿天文台）；Northrop Grumman Corporation（诺斯罗普·格鲁曼公司）；European Southern Observatory（欧洲南方天文台）；Draper Laboratory（德拉珀实验室）；Starfire Optical Range, Kirtland Air Force Base（柯克兰空军基地星光光学测试场）
研究基于MagAO-X升级后的高对比度偏振差分成像功能，表征其偏振响应并部署DQWP补偿器，提升偏振效率、降低仪器偏振，最终实现对HR 4796碎屑盘的近内工作角观测，为未来超大型望远镜偏振计应用奠定基础。
2026-08-10 astro-ph.IM
A LEKID-based CMB instrument design for large-scale observations in Greenland
我们提出的可行性研究，其中审查部署地面毫米波偏振计，专门用于观测宇宙微波背景（CMB），在格陵兰岛的Isi站的结果。这项研究的仪器是基于集总元件动态电感探测器（LEKID）和F/2.4反射，交叉Dragone望远镜与500毫米口径。望远镜安装在接收器内部，并通过闭合循环$^4$ He制冷机冷却到$<\,4$ K，以减少探测器上的背景负载。来自天空的线性偏振信号由金属网半波片调制，该金属网半波片在望远镜的孔径光阑处旋转，该孔径光阑具有基于超导磁轴承的空心轴电机。模块化探测器阵列设计包括至少2300个LEKID，并且其可以被配置用于以150 GHz或更高为中心的谱带。我们的研究考虑了以150、210和267 GHz为中心的光谱波段的观测配置。整个旋光仪安装在一个商用精密旋转空气轴承上，它允许快速的方位扫描速度，随着时间的推移，振动和机械磨损可以忽略不计。滑环为仪器提供动力，实现圆形扫描（360度连续旋转）。当与天空旋转和观测地点的纬度相结合时，这种安装产生了一种内旋轮线扫描模式，这种扫描模式产生了极好的交联，并且能够使用一系列恒定仰角扫描来观测34%的天空。这种扫描模式和天空覆盖范围与波束尺寸（150 GHz时为15弧分）相结合，使仪器对角功率谱中的$5 < \ell < 1000$敏感。
2014-10-10 astro-ph.IM
Spatial polarization modulators: distinguishing diffraction effects from spatial polarization modulation
只有我们吗？在我们寻找地球以外的生命的过程中，我们利用我们自己的星球来开发和验证远程探测生命的新方法和技术。我们的生命特征探测偏振仪（LSDpol）是一种快照全斯托克斯分光偏振仪，将部署在野外和太空中，通过感测反射光的线性和圆偏振状态来寻找地球上生命的信号。这些生物特征的例子是由O2-A带和植被引起的线性偏振，例如红色边缘和绿色凸起，以及由生物分子的同手性引起的圆偏振。LSDpol针对检测圆偏振进行了优化。为此，LSDpol在光谱仪的入口狭缝中采用了空间光调制器，即液晶四分之一波长延迟器，其中快轴作为狭缝位置的函数旋转。LSDpol的原始设计通过将四分之一波片与偏振光栅相结合来实现双光束分光偏振计。不幸的是，这种设计导致显著的线性到循环串扰。此外，它揭示了虚假的偏振调制效应。在这里，我们提出了数值模拟，说明如何菲涅耳衍射效应可以创建这些虚假的调制。我们在实验室中使用100%线性和圆偏振光通过精确的偏振态测量验证了模拟。
2021-08-05 astro-ph.IM
A Large-Diameter Hollow-Shaft Cryogenic Motor Based on a Superconducting Magnetic Bearing for Millimeter-Wave Polarimetry
在本文中，我们提出了一种新型的低温电机的设计和测量性能的超导磁轴承（SMB）的基础上。该电机专为毫米波半波片（HWP）旋光仪而设计，HWP在偏振分析仪或偏振敏感探测器前快速旋转。这种偏振测量技术通常用于宇宙微波背景（CMB）偏振研究。我们使用的SMB由14个钇钡铜氧化物（YBCO）磁盘和一个连续的钕铁硼（NdFeB）环形磁铁组成。电机是空心轴电机，因为HWP最终安装在转子中。这里介绍的电机有一个直径为100 mm的转子孔。然而，设计可以扩大到转子孔径直径约500毫米。我们的电机系统是由四个主要的子系统：（一）转子组件，其中包括钕铁硼环形磁铁，（二）定子组件，其中包括YBCO磁盘，（三）增量编码器，和（四）驱动电子。当YBCO通过其超导转变冷却时，转子通过新颖的保持和释放机构（HRM）保持在定子上方。编码器子系统包括一个定制的编码器磁盘读出两个光纤读出传感器。对于本文中描述的演示，我们在50 K下运行电机，并测试高达约10 Hz的旋转频率。反馈系统能够将转速稳定在约0.4%，并且测量的转子定向角不确定度小于0.15度。较低的温度操作将需要额外的开发活动，我们将讨论。
2017-10-05 astro-ph.IM
The Large-Scale Polarization Explorer (LSPE)
LSPE是一项气球飞行任务，目的是测量大角度尺度下的宇宙微波背景偏振，特别是限制宇宙极早期宇宙暴胀期间产生的张量扰动所产生的宇宙微波背景偏振（B模式）的旋度分量。其主要目标是将张量与标量扰动幅度之比的限制提高到r = 0.03，置信度为99.7%。第二个目标是制作我们银河系中由同步辐射和星际尘埃辐射产生的前景偏振的广泛地图。这对绘制银河系磁场图和研究我们银河系中电离气体和弥漫星际尘埃的性质将是重要的。该任务针对大角度尺度进行了优化，具有粗角分辨率（约1.5度FWHM）和宽天空覆盖范围（天空的25%）。有效载荷将在极夜进行长时间的绕极气球飞行任务。利用地球作为一个巨大的太阳盾牌，该仪器将在方位角旋转，观察北方天空的大部分。有效载荷将承载两个仪器。使用低温HEMT放大器的相干偏振计阵列将在43和90 GHz下测量天空。使用大通量多模测辐射热计和旋转半波片（HWP）的测辐射热偏振计阵列将在95、145和245 GHz的三个频带中测量同一天空区域。宽频率覆盖范围将允许极化前景的最佳控制，在所有频率具有可比的角分辨率。
2012-08-01 astro-ph.CO astro-ph.IM
Measurement of the CMB Polarization at 95 GHz from QUIET
尽管精确宇宙学取得了巨大的成功，但宇宙学家无法完全解释宇宙的初始条件。暴胀是一种很有希望的潜在解释，它在前10^-36秒内呈指数膨胀。对暴胀的一般预测是宇宙微波背景（CMB）中的奇宇称（B模式）极化。Q/U成像实验（QUIET）旨在限制或检测这种偏振。我们建立了一个相干伪相关微波偏振计。一组大规模生产的模块安装在1.4米望远镜的焦平面上。每个模块的极化灵敏度为756 muK sqrt{s}，带宽为10.7+/-1.1 GHz，中心频率为94.5+/-0.8 GHz;综合灵敏度为87+/-7 muK sqrt{s}。我们将甲板旋转，吸收地面屏幕，一个新的时间流双解调技术，并优化光学设计，以减少仪器偏振。2009年8月至2010年12月，我们在智利的阿塔卡马高原使用该仪器进行了观测。我们收集了5336.9小时的CMB观测和1090小时的天文校准。本文描述了这些数据的分析和结果。我们使用天文校准数据以及专门建造的人工源来表征该仪器。我们开发了噪声建模，过滤和数据选择盲分析策略。这一策略的核心是一套32个零测试，每个测试的动机是一个可能的工具问题或系统效应。我们还评估了分析盲态阶段的系统误差。然后，我们计算的CMB功率谱使用伪Cl互相关技术，抑制污染，使结果不敏感的噪声偏置。
2012-09-06 astro-ph.CO astro-ph.IM
CCAT-prime: The 850 GHz camera for Prime-Cam on FYST
位于Cerro-Chajnantor Atacama Telescope prime（CCAT- prime）设施的Fred Young亚毫米望远镜（FYST）将拥有Prime-Cam作为强大的第一代相机，具有在几个波长下工作的成像偏振计和光谱仪器，旨在重新电离时代的强度映射。这里我们介绍850 GHz（350微米）仪器模块。这将是Prime-Cam中频率最高的模块，也是天文学和宇宙学调查中最新颖的模块，充分利用了Cerro Chajnantor上5600米CCAT-prime位置的大气透明度。850 GHz模块具有1.1度直径场，将部署约40，000个具有硅板馈电喇叭耦合的动力学电感探测器（KID）（均在NIST制造），并将提供前所未有的宽带强度和偏振测量能力。850 GHz模块将是解决有关星系形成、大爆炸宇宙学和我们银河系内恒星形成的紧迫天体物理问题的关键。我们提出的动机和整体设计的模块，并初步实验室表征。
2022-08-22 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Advanced ACTPol Cryogenic Detector Arrays and Readout
先进的ACTPol是6米孔径阿塔卡玛宇宙望远镜（ACT）的偏振敏感升级，增加了新的频率，并提高了以前的ACTPol接收器的灵敏度。2016年，Advanced ACTPol将开始在五个频段（28-230 GHz）绘制大约一半的天空。它的初级和次级宇宙微波背景（CMB）各向异性图-以几角分尺度的分辨率在强度和偏振方面成像-将使精确的宇宙学约束成为可能，也使广泛的互相关科学成为可能，这些科学通过引力坍缩探索宇宙的膨胀历史和结构的增长。为了实现这些科学目标，先进的ACTPol接收器将是对ACTPol接收器的重大升级，包括四个新的低温多色阵列，馈电喇叭耦合AlMn过渡边缘传感器（TES）偏振计（在150 mm直径晶片上制造）;连续旋转超材料硅半波片的系统;以及一种新的复用读出架构，其使用超导量子干涉器件（SQUID）和时分来实现64行复用因子。在这里，我们提出了先进的ACTPol仪器的现状和科学目标，强调先进的ACTPol低温探测器阵列的设计和实施。
2015-10-09 astro-ph.CO astro-ph.IM
