原始重力波の精密測定を目指した偏光変調器の研究

原初引力波精密测量偏振调制器研究

• 批准号: 18J20148
• 负责人: 小松 国幹
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J20148/
• 关键词: 宇宙マイクロ波背景放射; 偏光変調器; 半波長板; ミリ波; 極低温; インフレーション; 原始重力波; Bモード偏光

LiteBIRDは宇宙マイクロは背景放射のBモード偏光を大角度スケールで精密観測することで原始重力波の強度に当たるパラメータであるテンソル・スカラー比を誤差0.001以下の精度で測定し代表的なインフレーションモデルの検証をおこうなう科学衛星である．LiteBIRDでは偏光観測の精度向上のため連続回転半波長板を用いた偏光変調器を搭載し，熱雑音等の観点から20K以下の低温で運用する．本研究はLiteBIRDの低周波望遠鏡用の偏光変調器の開発及びその評価環境の構築を目的としている．本年度はまず昨年度に作製した5層広帯域多層半波長板に対して広帯域反射防止構造を施し直径50mmの小型サンプルを作製した．その後，作製したサンプルを小型回転機構にマウントすることで1/10スケールの偏光変調器の試作機を構築した．昨年度までに構築したミリ波低温光学測定系を用いて構築した変調器を約20Kまで冷却し，実際に回転させることで得られた変調信号や回転機構の回転部の振動などの情報から信号に含まれる周波数成分とその起源の洗い出しや，反射防止構造付き半波長板の低温での動作確認を行なった．これらの成果に加えて，昨年度考案した実効的な光学軸角度に周波数依存性を持たない新たな半波長板デザインに関して最適化手法やアセンブリ精度と性能の関係などについてまとめ，それぞれ国際学会においてのポスター発表を行った．前者に関しては国内学会でも口頭発表を行なっている．コロナウイルス蔓延に関連した実験施設の閉鎖などの影響から採用期間は9月まで延長されている．残りの期間では上記の国際学会で発表した2件の成果についてジャーナル論文への投稿を進めるとともに，考案したAHWPデザインのLiteBIRDの観測に与えるインパクトを見積もるシミュレーションの結果をまとめ博士論文を執筆する予定である．

LiteBIRD是一款空间测微计，通过在大角度尺度上精确观察背景辐射的B模式偏振并验证，测量张量标量比，该参数对应于原初引力波的强度，精度小于0.001它是一个典型的暴胀模型。 LiteBIRD配备了使用连续旋转半波片的偏振调制器，以提高偏振观测的精度，并且从热噪声的角度来看，可以在20 K或更低的低温下运行。本研究的目的是为LiteBIRD低频望远镜开发偏振调制器并为其构建评估环境。今年，我们首先通过在去年制作的5层宽带多层半波片上应用宽带减反射结构，制作了直径为50毫米的小样品。之后，我们将制作好的样品安装在小型旋转机构上，构建了 1/10 比例的偏振调制器原型。使用去年建成的毫米波低温光学测量系统构建的调制器被冷却至约20K，并根据实际旋转获得的调制信号和旋转部分的振动等信息生成信号。我们确定了其中包含的频率成分及其来源，并确认了具有防反射结构的半波片在低温下的操作。除了这些结果之外，我们还总结了去年设计的不依赖于有效光轴角度的新型半波片设计的优化方法以及装配精度和性能之间的关系，并在国际会议A上展示了海报。进行了介绍。关于前者，我曾在国内学术会议上做过口头报告。由于与冠状病毒传播相关的实验室设施关闭，招募期已延长至 9 月。在剩下的时间里，我计划将上述国际会议上提出的两个结果提交到期刊文章中，并写一篇博士论文，总结模拟结果，以估计我设计的 AHWP 设计对 LiteBIRD 的影响观察。

项目成果

LiteBIRD低周波望遠鏡用の広帯域多層半波長板の小型版での低温ミリ波偏光性能評価 (2)

LiteBIRD低频望远镜小型版宽带多层半波片的低温毫米波偏振性能评估（2）

• 发表时间: 2020
• 作者: 小松国幹;石野宏和;五神真;片山伸彦;片坐宏一;小西邦昭;松村知岳;櫻井治之;櫻井雄基;高久諒太;湯本潤司
• 通讯作者: 湯本潤司

LiteBIRD低周波望遠鏡用の広帯域多層半波長板の小型版での低温ミリ波偏光性能評価

LiteBIRD低频望远镜小型宽带多层半波片的低温毫米波偏振性能评估

• 发表时间: 2020
• 作者: 小松国幹;石野宏和;片坐宏一;小西邦昭;五神真;片山伸彦;松村知岳;櫻井治之;桜井雄基;高久諒太;湯本潤司
• 通讯作者: 湯本潤司

MM-wave performance of the small BBM HWP for LFT at below 20 K

20 K 以下 LFT 的小型 BBM HWP 的毫米波性能

• 发表时间: 2019
• 作者: 小松国幹;石野宏和;片坐宏一;小西邦昭;五神真;片山伸彦;松村知岳;櫻井治之;桜井雄基;高久諒太;湯本潤司;K. Komatsu et al.
• 通讯作者: K. Komatsu et al.

宇宙背景放射偏光測定科学衛星実験で使用する部材の放射線耐性の研究

空间背景辐射偏振测量科学卫星实验用材料抗辐射性能研究

• 发表时间: 2018
• 作者: 小松国幹;他H337コラボレータ
• 通讯作者: 他H337コラボレータ

Broadband, millimeter-wave anti-reflective structures on sapphire ablated with femto-second laser

用飞秒激光烧蚀蓝宝石上的宽带毫米波抗反射结构

• DOI: 10.1063/5.0022765
• 发表时间: 2020
• 期刊: Journal of Applied Physics
• 影响因子: 3.2
• 作者: Takaku R.;Hanany S.;Imada H.;Ishino H.;Katayama N.;Komatsu K.;Konishi K.;Kuwata-Gonokami M.;Matsumura T.;Mitsuda K.;Sakurai H.;Sakurai Y.;Wen Q.;Yamasaki N. Y.;Young K.;Yumoto J.
• 通讯作者: Yumoto J.