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oe1(光电查) - 科学论文

11 条数据
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  • 天线耦合TES阵列的粒子响应：SPIDER实验与实验室研究结果

    摘要： 未来的毫米波与亚毫米波空间任务将采用大规模多路复用过渡边缘传感器（TES）测辐射热计阵列。此类仪器必须应对大气层外高能宇宙射线流——这些射线会在测辐射热计数据中引发"毛刺"现象，该问题曾给普朗克卫星测辐射热计的数据分析带来挑战。未来仪器还将面临共享衬底晶圆和多路复用读出线路等额外难题。本研究通过两组数据探究现代TES阵列对太空宇宙射线环境的敏感性：2015年SPIDER宇宙微波背景偏振仪的长航时气球飞行实验数据，以及SPIDER飞行硬件在放射性源实验室环境中的暴露实验数据。我们发现其毛刺发生率可控且持续时间短暂，对SPIDER数据分析影响甚微。通过多探测器符合事件研究，我们限定了能量在衬底内的传播特性，并初步分析了实验室数据中的脉冲波形特征。

    关键词： 宇宙微波背景辐射，宇宙射线，测辐射热计，过渡边缘传感器

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 起源空间望远镜（OST）的FIR探测器灵敏度、动态范围及多路复用要求

    摘要： 基于太空的冷光谱中远红外（FIR）任务（如起源太空望远镜），需要配备大尺寸（数十千像素）、超高灵敏度且具备足够动态范围的FIR探测器阵列，同时采用高密度复用读出方案，在控制成本的前提下实现科学效益最大化。对于空间任务而言，复用器及其读出系统的功耗问题比地基或亚轨道应用更为关键。即便针对两种最成熟的超导探测器技术（过渡边缘传感器和微波动力学电感探测器），要将其构建成大型阵列仍需大量研发工作。本文通过探究这些技术的实际与理论极限，为两者规划了可行的发展路径。研究结论指出：未来冷FIR太空任务要实现科学效益优化，不仅需要将探测器灵敏度和像素数量较现有设备提升约一个数量级，还必须改进大动态范围与高密度复用的技术方案。背景限定的超高光谱分辨率仪器将需要光子计数探测器。

    关键词： 太空任务、远红外天文学、TES（过渡边缘传感器）、MKID（微波激射器动力学电感探测器）

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 通过矩生成函数无损重构布拉格反射波导中先兆单光子的光子数宇称

    摘要： 由于严格的光子数关联特性，参量下转换（PDC）产生的孪生光束非常适合用于制备预示态。然而，这种态操控常因预示光路的光学损耗以及PDC过程中不可避免的高阶光子数贡献而产生畸变。为建立表征预示态的可行评价指标，我们研究了不受探测端光学损耗影响的归一化阶乘矩光子数统计量。随后采用半导体布拉格反射波导产生的孪生光束，配合作为光子数分辨探测器的超导转变边沿传感器进行联合光子统计测量。通过矩生成函数技术，我们以抗损耗方式提取了预示单光子的光子数宇称。该光子数宇称因能完整反映目标态的全部光子数构成，在量子态表征中具有高度实用性。

    关键词： 布拉格反射波导、光子数宇称、过渡边缘传感器、矩生成函数、光子数的阶乘矩、参量下转换

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 4.2K下带有动力学电感放大器的太赫兹过渡边缘传感器

    摘要： 不同的地面太赫兹应用将受益于大格式阵列，这些阵列可在液氦温度下运行于紧凑且廉价的低温冷却器中，其灵敏度仅受300K背景辐射限制。作为太赫兹探测器，电压偏置的过渡边缘传感器（TES）具有足够灵敏度，并具备多项对实际应用至关重要的优势：响应线性、高动态范围和简单校准。但它需要低噪声电流读出。通常采用基于超导量子干涉器件（SQUID）的电流放大器进行读出，但由于操作和制造的复杂性，这种方法的可扩展性有限。最近研究表明，可改用基于载流超导条带动能电感非线性的电流传感器替代SQUID。将该条带嵌入微波高Q值超导谐振器可实现足够电流灵敏度。更重要的是，通过谐振器方法能利用GHz频段频分复用（FDM）技术扩展至大型阵列。我们展示了4.2K温度下电压偏置TES与微波动能电感电流放大器的协同工作，测得预期内在等效噪声功率NEP约5×10^-14 W/Hz^1/2，并证实该读出系统与实际TES工作时能达到足够灵敏度。结合新型电流放大器与已改进热隔离的现有TES探测器，有望构建在4.2K温度下灵敏度提升至约10^-15 W/Hz^1/2的阵列。

    关键词： 过渡边缘传感器、超导纳米线、高Q值谐振器、非线性动力学电感、太赫兹阵列

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 利用TES微热量计对L系X射线进行光谱测量以实现超铀元素的无损分析

    摘要： 对超铀元素发射的L系X射线进行光谱测量，是核材料无损分析最有效的技术之一。本研究采用5微米厚金吸收体制作了过渡边缘传感器（TES）微热量计，并测试了其测量Np-237和Cm-244两种超铀元素源发射L系X射线的能力。该微热量计成功测得了能量分辨率（半高全宽）低于70电子伏特的L系X射线。这些结果证实，利用所提出的TES微热量计可识别L系X射线，从而实现对超铀元素的无损分析。

    关键词： 超铀元素，过渡边缘传感器，L系X射线

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • [2018年IEEE精密电磁测量会议（CPEM 2018）- 法国巴黎（2018年7月8日至13日）] 2018年精密电磁测量会议（CPEM 2018）- 光学过渡边缘传感器：系统探测效率的波长依赖性

    摘要： 能够分辨单个光子能量的光学过渡边缘传感器（TES）在量子信息和生物学领域已展现出重要价值。这类传感器可提供从近红外到可见光波段的光谱，并有望揭示生物学中的新现象。为获得可靠光谱数据，需对系统探测效率的波长依赖性进行校准——该依赖性源于由抗反射涂层和反射镜构成的探测器腔体结构。我们将展示采用超连续谱激光器与声光可调谐滤波器（AOTF）的校准方案。

    关键词： 系统探测效率、超导探测器、超连续谱激光器、单光子探测、过渡边缘传感器

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 过渡边缘传感器微波SQUID复用的可扩展读出系统

    摘要： 过去十年间，基于过渡边缘传感器（TES）的仪器读出需求随着对更大阵列和更快传感器系统的需求增长而急剧增加。新兴系统预计将包含数以千计的传感器和/或时间常数短至100微秒的传感器。这些要求必须在保持低噪声、高动态范围和低串扰的同时得到满足。未来TES阵列的一个有前景的读出方案是微波SQUID多路复用器，它每对同轴电缆可提供数吉赫兹的读出带宽。在微波SQUID多路复用中，传感器信号被耦合到嵌入超导微波谐振器的射频-SQUID，通过公共微波馈线探测并使用吉赫兹信号读出。这种形式的SQUID多路复用将复杂性从低温阶段转移到室温硬件和数字信号处理固件，后者必须合成微波音调并处理其中包含的信息。为了从微波SQUID多路复用器解复用信号，我们实现了一种基于FPGA的固件架构，其灵活性足以读出各种不同优化的TES。一个针对核材料核算应用的伽马射线谱仪——SLEDGEHAMMER，是微波SQUID多路复用的早期采用者，并推动了我们当前的固件开发工作。该仪器利用300千赫兹全宽半最大谐振器，在一吉赫兹宽频带内配置256个通道。我们最近使用两个ROACH2在单对同轴电缆上展示了128个通道无降级的读出。本手稿描述了这些早期阵列规模演示的读出电子设备的固件实现。

    关键词： 过渡边缘传感器 · 固件 · 多路复用

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • SPT-3G相机的光学特性表征

    摘要： 第三代南极望远镜相机旨在通过约16,000个超导转变边沿传感器（TES）测辐射热计，测量三个频段（中心频率分别为95、150和220 GHz）的宇宙微波背景辐射。探测器晶圆上的每个多色阵列元件均配备宽带蛇形天线，通过集总元件滤波器将信号耦合至六个TES——每个观测频段及两种偏振方向各对应一个。十块探测器晶圆组成探测器阵列，通过大孔径光学系统与天空耦合。本文展示了采用傅里叶变换光谱仪进行的频段特性表征、光学时间常数测量、波束特性以及探测器阵列的光学与偏振效率数据。探测器频段与模拟结果一致，平均光学效率较高：95、150和220 GHz探测器的效率分别为86%、77%和66%。探测器时间常数大多介于0.5至5毫秒之间。波束呈圆形且尺寸正确，多数测辐射热计的偏振效率超过90%。

    关键词： 频段、波束、傅里叶变换光谱仪、宇宙微波背景辐射、过渡边缘传感器、偏振、光学效率、时间常数

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 频域复用TES微热量计和测辐射热计中的约瑟夫森效应

    摘要： 频分复用是目前为X射线和红外仪器（如X-IFU（雅典娜卫星）和SAFARI）研发的大型超导转变边沿传感器（TES）阵列的基础读出系统。该复用方案中，传感器以1至5MHz的不同交流频率进行偏置，并作为振幅调制器工作。微弱的超导特性导致了复杂的TES电阻转变过程，目前通过直流和交流偏置读出方案均已进行了详细实验研究。本文将综述当前对TES物理特性及其与交流偏置电路相互作用的理解现状，特别比较几种探测器家族在超导转变区间的TES非线性阻抗行为：包括高正常电阻TiAu TES测辐射热计、低正常电阻MoAu TES微热量计以及高正常电阻TiAu TES微热量计。

    关键词： 频分复用、约瑟夫森效应、过渡边缘传感器

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 光学过渡边缘传感器：系统探测效率与波长的依赖关系

    摘要： 能够分辨单光子能量的光学过渡边缘传感器（TES）在量子信息和生物学领域已展现出应用价值。该类传感器可提供从近红外到可见光波段的光谱探测能力，有望揭示生物学中的新现象。本研究采用超连续谱激光器配合可调谐带通滤波器（将多色光源转化为单色光），系统测试了优化于950纳米光子探测的光学TES对450至1000纳米范围内（以10纳米为步进）近红外与可见光波长的响应特性。实验发现：该TES在特定波长下的系统探测效率接近100%，整体波段效率超过10%；且探测器响应存在显著波长依赖性——较短波长滤光后的光谱更易出现能量低于主峰的次级峰。

    关键词： 系统探测效率、单光子探测、超导探测器、过渡边缘传感器（TES）、超连续谱（SC）激光器

    更新于2025-09-09 09:28:46