Feedhorn- and orthomode transducer- (OMT) coupled transition edge sensor (TES) bolometers have been designed and micro-fabricated to meet the optical specifications of the LiteBIRD high frequency telescope (HFT) focal plane. We discuss the design and optical characterization of two LiteBIRD HFT detector types: dual-polarization, dual-frequency-band pixels with 195/280 GHz and 235/337 GHz band centers. Results show well-matched passbands between orthogonal polarization channels and frequency centers within 3% of the design values. The optical efficiency of each frequency channel is conservatively reported to be within the range 0.64−0.72, determined from the response to a cryogenic, temperature-controlled thermal source. These values are in good agreement with expectations and either exceed or are within 10% of the values used in the LiteBIRD sensitivity forecast. Lastly, we report a measurement of loss in Nb/SiNx /Nb microstrip at 100 mK and over the frequency range 200–350 GHz, which is comparable to values previously reported in the literature.

Optical Characterization of OMT-Coupled TES Bolometers for LiteBIRD

Chiocchetta C.;de Bernardis P.;Finelli F.;Gerbino M.;Giardiello S.;Gruppuso A.;Krachmalnicoff N.;Lattanzi M.;Matarrese S.;Migliaccio M.;Natoli P.;Pagano L.;Paoletti D.;Villa F.;Vittorio N.;Zonca A.
2022

Abstract

Feedhorn- and orthomode transducer- (OMT) coupled transition edge sensor (TES) bolometers have been designed and micro-fabricated to meet the optical specifications of the LiteBIRD high frequency telescope (HFT) focal plane. We discuss the design and optical characterization of two LiteBIRD HFT detector types: dual-polarization, dual-frequency-band pixels with 195/280 GHz and 235/337 GHz band centers. Results show well-matched passbands between orthogonal polarization channels and frequency centers within 3% of the design values. The optical efficiency of each frequency channel is conservatively reported to be within the range 0.64−0.72, determined from the response to a cryogenic, temperature-controlled thermal source. These values are in good agreement with expectations and either exceed or are within 10% of the values used in the LiteBIRD sensitivity forecast. Lastly, we report a measurement of loss in Nb/SiNx /Nb microstrip at 100 mK and over the frequency range 200–350 GHz, which is comparable to values previously reported in the literature.
2022
Hubmayr, J.; Ade, P. A. R.; Adler, A.; Allys, E.; Alonso, D.; Arnold, K.; Auguste, D.; Aumont, J.; Aurlien, R.; Austermann, J. E.; Azzoni, S.; Baccigalupi, C.; Banday, A. J.; Banerji, R.; Barreiro, R. B.; Bartolo, N.; Basak, S.; Battistelli, E.; Bautista, L.; Beall, J. A.; Beck, D.; Beckman, S.; Benabed, K.; Bermejo-Ballesteros, J.; Bersanelli, M.; Bonis, J.; Borrill, J.; Bouchet, F.; Boulanger, F.; Bounissou, S.; Brilenkov, M.; Brown, M. L.; Bucher, M.; Calabrese, E.; Calvo, M.; Campeti, P.; Carones, A.; Casas, F. J.; Catalano, A.; Challinor, A.; Chan, V.; Cheung, K.; Chinone, Y.; Chiocchetta, C.; Clark, S. E.; Clermont, L.; Clesse, S.; Cliche, J.; Columbro, F.; Connors, J. A.; Coppolecchia, A.; Coulton, W.; Cubas, J.; Cukierman, A.; Curtis, D.; Cuttaia, F.; D'Alessandro, G.; Dachlythra, K.; de Bernardis, P.; de Haan, T.; de la Hoz, E.; De Petris, M.; Della Torre, S.; Daz Garca, J. J.; Dickinson, C.; Diego-Palazuelos, P.; Dobbs, M.; Dotani, T.; Douillet, D.; Doumayrou, E.; Duband, L.; Ducout, A.; Duff, S. M.; Duval, J. M.; Ebisawa, K.; Elleflot, T.; Eriksen, H. K.; Errard, J.; Essinger-Hileman, T.; Farrens, S.; Finelli, F.; Flauger, R.; Fleury-Frenette, K.; Franceschet, C.; Fuskeland, U.; Galli, L.; Galli, S.; Galloway, M.; Ganga, K.; Gao, J. R.; Genova-Santos, R. T.; Georges, M.; Gerbino, M.; Gervasi, M.; Ghigna, T.; Giardiello, S.; Gjerlw, E.; Gonzles, R. G.; Gradziel, M. L.; Grain, J.; Grandsire, L.; Grupp, F.; Gruppuso, A.; Gudmundsson, J. E.; Halverson, N. W.; Hamilton, J.; Hargrave, P.; Hasebe, T.; Hasegawa, M.; Hattori, M.; Hazumi, M.; Henrot-Versill, S.; Hensley, B.; Herman, D.; Herranz, D.; Hilton, G. C.; Hivon, E.; Hlozek, R. A.; Hoang, D.; Hornsby, A. L.; Hoshino, Y.; Ichiki, K.; Iida, T.; Ikemoto, T.; Imada, H.; Ishimura, K.; Ishino, H.; Jaehnig, G.; Jones, M.; Kaga, T.; Kashima, S.; Katayama, N.; Kato, A.; Kawasaki, T.; Keskitalo, R.; Kintziger, C.; Kisner, T.; Kobayashi, Y.; Kogiso, N.; Kogut, A.; Kohri, K.; Komatsu, E.; Komatsu, K.; Konishi, K.; Krachmalnicoff, N.; Kreykenbohm, I.; Kuo, C. L.; Kushino, A.; Lamagna, L.; Lanen, J. V.; Laquaniello, G.; Lattanzi, M.; Lee, A. T.; Leloup, C.; Levrier, F.; Linder, E.; Link, M. J.; Lonappan, A. I.; Louis, T.; Luzzi, G.; Macias-Perez, J.; Maciaszek, T.; Maffei, B.; Maino, D.; Maki, M.; Mandelli, S.; Maris, M.; Marquet, B.; Martnez-Gonzlez, E.; Martire, F. A.; Masi, S.; Massa, M.; Masuzawa, M.; Matarrese, S.; Matsuda, F. T.; Matsumura, T.; Mele, L.; Mennella, A.; Migliaccio, M.; Minami, Y.; Mitsuda, K.; Moggi, A.; Monelli, M.; Monfardini, A.; Montgomery, J.; Montier, L.; Morgante, G.; Mot, B.; Murata, Y.; Murphy, J. A.; Nagai, M.; Nagano, Y.; Nagasaki, T.; Nagata, R.; Nakamura, S.; Nakano, R.; Namikawa, T.; Nati, F.; Natoli, P.; Nerval, S.; Neto Godry Farias, N.; Nishibori, T.; Nishino, H.; Noviello, F.; O'Neil, G. C.; O'Sullivan, C.; Odagiri, K.; Ochi, H.; Ogawa, H.; Ogawa, H.; Oguri, S.; Ohsaki, H.; Ohta, I. S.; Okada, N.; Pagano, L.; Paiella, A.; Paoletti, D.; Pascual Cisneros, G.; Passerini, A.; Patanchon, G.; Pelgrim, V.; Peloton, J.; Pettorino, V.; Piacentini, F.; Piat, M.; Piccirilli, G.; Pinsard, F.; Pisano, G.; Plesseria, J.; Polenta, G.; Poletti, D.; Prouv, T.; Puglisi, G.; Rambaud, D.; Raum, C.; Realini, S.; Reinecke, M.; Reintsema, C. D.; Remazeilles, M.; Ritacco, A.; Rosier, P.; Roudil, G.; Rubino-Martin, J.; Russell, M.; Sakurai, H.; Sakurai, Y.; Sandri, M.; Sasaki, M.; Savini, G.; Scott, D.; Seibert, J.; Sekimoto, Y.; Sherwin, B.; Shinozaki, K.; Shiraishi, M.; Shirron, P.; Shitvov, A.; Signorelli, G.; Smecher, G.; Spinella, F.; Starck, J.; Stever, S.; Stompor, R.; Sudiwala, R.; Sugiyama, S.; Sullivan, R.; Suzuki, A.; Suzuki, J.; Suzuki, T.; Svalheim, T. L.; Switzer, E.; Takaku, R.; Takakura, H.; Takakura, S.; Takase, Y.; Takeda, Y.; Tartari, A.; Tavagnacco, D.; Taylor, A.; Taylor, E.; Terao, Y.; Terenzi, L.; Thermeau, J.; Thommesen, H.; Thompson, K. L.; Thorne, B.; Toda, T.; Tomasi, M.; Tominaga, M.; Trappe, N.; Tristram, M.; Tsuji, M.; Tsujimoto, M.; Tucker, C.; Ueki, R.; Ullom, J. N.; Umemori, K.; Vacher, L.; Van Lanen, J.; Vermeulen, G.; Vielva, P.; Villa, F.; Vissers, M. R.; Vittorio, N.; Wandelt, B.; Wang, W.; Wehus, I. K.; Weller, J.; Westbrook, B.; Weymann-Despres, G.; Wilms, J.; Winter, B.; Wollack, E. J.; Yamasaki, N. Y.; Yoshida, T.; Yumoto, J.; Watanuki, K.; Zacchei, A.; Zannoni, M.; Zonca, A.
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