Evaluation of cosmic inflation by CMB polarization modulator with laser ablated moth-eye structures

利用激光烧蚀蛾眼结构的 CMB 偏振调制器评估宇宙膨胀

• 批准号: 22KJ0926
• 负责人: 高久 諒太
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0926/
• 关键词: CMB; 半波長板; 広帯域反射防止; レーザー加工; テンソル・スカラー比

CMB偏光観測衛星LiteBIRDのためのモスアイ構造付サファイア半波長板の光学的評価を行い、透過率及び変調効率の広帯域化が実現できていることを実測にて示した。その内容をまとめた論文をJournal of Low Temperature Physicsへ投稿し、出版された。また、そのモスアイ構造のさらなる改善案として、モスアイ構造自体に異方性を付与することで、モスアイ構造を反射防止としてだけでなく波長板のとしての機能の一部も担うようにする設計を提案した。結果としてモスアイ構造の異方性が作り出す位相差には周波数依存があることがわかり、本来サファイアが持つ複屈折性を助長する方向に異方性を付与した場合は半波長板としてさらに広帯域化を実現できることを示した。さらに異方性を助長することで半波長板としての厚みも低減させることができるため、質量に制限がある衛星計画、特にLiteBIRD計画における軽量化にも貢献することができる。異方性を大きくすることで懸念される、変調信号の系統誤差成分は異方性起源の成分に対して透過率そのものが起源の成分の方が支配的であることが予測できたため、LiteBIRDの科学目標に対して系統誤差成分が懸念される場合は、透過率の改善に重きを置くべきであると考察できる。そして、測定にて得たサファイア半波長板の性能をもとに、LiteBIRDが目標とするテンソル・スカラー比推定の見積もりも行った。結果として反射防止を行なったことで感度を2倍改善し、反射のない理想的な波長板で観測を行なった場合に推定されるテンソル・スカラー比の誤差に十分等しいだけの性能になっていることを確認した。今後複雑な観測モデルや系統誤差成分を含めた時系列データを仮定した同様の推定を行うことで、開発した波長板の評価をより詳細に行なっていく。

已经进行了具有CMB极化观察卫星Litebird的蓝宝石结构的蓝宝石半波板的光学评估，并且已经衡量已经意识到已经实现了透明度和调节效率。总结内容的论文已发布到低温物理学杂志并发表。另外，作为MOS眼睛结构的进一步改进计划，一种具有对MOS眼睛结构本身的各向异性的设计，因此苔藓结构不仅是反射，而且是函数的一部分。结果，事实证明，由相位产生的相位差异产生的苔藓结构产生的相位差，如果将各向异性特征应用于促进原始蓝宝石的方向，则它更宽了一半 - 波长表明可以实现它。此外，通过促进各向异性，也可以减少一半波板的厚度，这可能有助于卫星计划，该卫星计划受质量的限制，尤其是在Litebird Plan中。 Litebird的系统错误（关心增加各向异性的误差）预测，渗透率本身对于各向异性起源的组成部分更为主导，因此，如果关注系统误差组件的科学目标，则可以认为这是可以认为的。应重点放在提高透明度上。然后，基于在测量中获得的蓝宝石半波板的性能，LiteBird估算了目标张量标量比的估计。结果，通过防止反射，两次提高灵敏度，并且在没有反射的理想波长板上观察时估计的张量标量比的误差足以提高灵敏度。将来，假设时间系列数据（包括复杂的观察模型和系统误差组件），将进行类似的估计，以进一步评估开发的波长板。

项目成果

Performance of a 200?mm Diameter Achromatic HWP with Laser-Ablated Sub-Wavelength Structures

具有激光烧蚀亚波长结构的 200 毫米直径消色差 HWP 的性能

• DOI: 10.1007/s10909-022-02922-6
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Low Temperature Physics
• 影响因子: 2
• 作者: Takaku R.;Ghigna T.;Hanany S.;Hoshino Y.;Ishino H.;Katayama N.;Komatsu K.;Konishi K.;Kuwata-Gonokami M.;Matsumura T.;Sakurai H.;Sakurai Y.;Wen Q.;Yamasaki N. Y.;Yumoto J.;for the?LiteBIRD?collaboration
• 通讯作者: for the?LiteBIRD?collaboration

Evaluation of instrumental polarization induced by broadband achromatic half-wave plate with anti-reflective structures

抗反射结构宽带消色差半波片引起的仪器偏振评估

• 发表时间: 2022
• 作者: Takaku Ryota;Azzoni Susanna;Ghigna Tommaso;Hasebe Takashi;Hoang Thuong D.;Hoshino Yurika;Katayama Nobuhiko;Komatsu Kunimoto;Konishi Kuniaki;Gonokami Makoto;Matsumura Tomotake;Sakurai Haruyuki;Sakurai Yuki;Sugiyama Shinya;Yamasaki Noriko Y.;Yumoto Junji;Ryota Takaku;Ryota Takaku
• 通讯作者: Ryota Takaku

Large diameter millimeter-wave low-pass filter made of alumina with laser ablated anti-reflection coating

带有激光烧蚀减反射涂层的大直径毫米波低通滤波器，由氧化铝制成

• DOI: 10.1364/oe.444848
• 发表时间: 2021
• 期刊: Optics Express
• 影响因子: 3.8
• 作者: Takaku Ryota;Wen Qi;Cray Scott;Devlin Mark;Dicker Simon;Hanany Shaul;Hasebe Takashi;Iida Teruhito;Katayama Nobuhiko;Konishi Kuniaki;Kuwata-Gonokami Makoto;Matsumura Tomotake;Mio Norikatsu;Sakurai Haruyuki;Sakurai Yuki;Yamada Ryohei;Yumoto Junji
• 通讯作者: Yumoto Junji

Impact of the effective thickness from anti-reflective sub-wavelength structures in achromatic half-wave plate design

消色差半波片设计中抗反射亚波长结构有效厚度的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Takashima;R.;Kusakawa;H.;Orihashi;Y.;Nishi;H.;Ryota Takaku et al.
• 通讯作者: Ryota Takaku et al.