Collaborative Research: Scalable Kilo-Pixel Detector Modules Based on Polarization Sensitive Multi-Chroic Aluminum Manganese MKIDs

合作研究:基于偏振敏感多色铝锰 MKID 的可扩展千像素探测器模块

基本信息

  • 批准号:
    1711242
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 20.35万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-08-15 至 2020-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The cosmic microwave background is an image of the Universe in its infancy. It spans the entire sky, but it is only visible to detectors that are sensitive to microwaves. Understanding this background with ever-greater precision led to our current understanding of cosmology. Further advances require more sensitive and precise detectors. Johnson and collaborators are developing a novel, potentially transformative technology called Microwave Kinetic Inductance Detectors (MKIDs). Such devices have a superconducting film that is especially sensitive to light. The devices are also sensitive to polarization, which enables them to make further scientific discoveries. MKIDs can be scaled to large arrays, which are needed for precise observations. Johnson and collaborators will create MKIDs using a new material -- manganese doped aluminum. They will build an improved prototype detector with more than ten times the number of pixels and demonstrate its sensitivity and scalability.This project will develop kilo-pixel arrays of polarization-sensitive Microwave Kinetic Inductance Detectors (MKIDs) that are sensitive to submillimeter radiation in the range 130-280 GHz. MKIDs operate by using superconducting resonators whose resonant frequency changes when incident photons break Cooper pairs in the device. Changes in resonance are monitored by a probe tone that drives the resonator. Each detector can have a unique resonance, which enables multiplexing many pixels onto a single output signal. Such multiplexing may enable very large arrays of detectors. Johnson and collaborators will develop a new MKID design using manganese doped aluminum, which has been used successfully in another detector technology. They will scale up their existing 23 element design to a 331 element module. They will test this prototype and demonstrate that multiplexing factors of ~1000 are achievable. Finally, they will expand the fabrication pipeline to enable production of more devices. This project will demonstrate the performance of these MKIDs to be comparable to competing technology and demonstrate its potential to advance beyond current technology, especially in terms of scalability for large arrays.
宇宙微波背景是其起步期宇宙的图像。 它跨越整个天空,但仅对对微波敏感的检测器可见。 以越来越多的精确度理解这种背景导致我们当前对宇宙学的理解。 进一步的进步需要更灵敏,更精确的探测器。 约翰逊和合作者正在开发一种新型的,潜在的变革性技术,称为微波动力学感应探测器(MKIDS)。 这样的设备具有对光特别敏感的超导膜。 这些设备也对极化敏感,这使它们能够进一步进行科学发现。 MKID可以缩放到大型阵列,这是精确观察所需的。 约翰逊和合作者将使用一种新材料-Manganese掺杂铝来创建MKID。 他们将建立一个改进的原型检测器,其数量是像素数量的十倍以上,并证明其敏感性和可扩展性。该项目将开发千禧一代的微化微波动力学感应探测器(MKIDS),这些微波动力学电感探测器(MKID)对范围130-280 GHz的亚毫米辐射敏感。 MKID通过使用超导谐振器来运行,当入射光子破坏设备中的库珀对时,其谐振频率会发生变化。 共振的变化通过驱动谐振器的探针音调监测。 每个检测器可以具有唯一的共振,该共振可以使许多像素在单个输出信号上进行多路复用。 这样的多路复用可能会使非常大的探测器阵列。 约翰逊和合作者将使用锰掺杂的铝开发一种新的MKID设计,该设计已成功地用于另一种探测器技术。 他们将将现有的23个元素设计扩展到331个元素模块。 他们将测试该原型,并证明〜1000的多路复用因子是可以实现的。 最后,他们将扩大制造管道以实现更多设备的生产。 该项目将证明这些MKID的性能与竞争技术相媲美,并证明其潜力超过当前技术,尤其是在大型阵列的可扩展性方面。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Planar Self-similar Antennas for Broadband Millimeter-Wave Measurements
用于宽带毫米波测量的平面自相似天线
  • DOI:
    10.1007/s10909-020-02427-0
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Meinke, J.;Mauskopf, P.;Johnson, B. R.;Flanigan, D.;Irwin, K.;Li, D.;Cho, H.-M.;Day, P.;McMahon, J.;Doyle, S.
  • 通讯作者:
    Doyle, S.
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