Development of the non-driven polarization modulator for precise CMB polarization measurements

Publicly Offered Research

Project Area	New expansion of particle physics of post-Higgs era by LHC revealing the vacuum and space-time structure
Project/Area Number	17H05406
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Science and Engineering
Research Institution	Okayama University
Principal Investigator	石野宏和岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (90323782)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help	¥16,250,000 (Direct Cost: ¥12,500,000、Indirect Cost: ¥3,750,000) Fiscal Year 2018: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000) Fiscal Year 2017: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000)
Keywords	宇宙マイクロ波背景放射 / 原始重力波 / 偏光変調器 / 非駆動 / CMB / 極低温光学系 / 偏光観測
Outline of Annual Research Achievements	前年度購入したミリ波発生装置・受信機・光学系素子・光学定盤を用いて透過率と反射率を測定するシステムを構築した。反射率測定では、測定試料の垂直反射率を測定するために、半透過素子としてシリコンウェハを用いることにした。透過率測定系において、確かにシリコンウェハが周波数90-140GHzの帯域で約50％の透過率を持つことを実測し、理論曲線とも合致することを確認した。また反射率測定試料としてポリエチレンを配置し、その反射率の周波数依存性を測定したところ、表面での反射と表面透過し裏面で反射したミリ波の干渉パターンが測定され、これも屈折率から計算した期待値と一致することから、透過率を正常に測定できることを確認した。また、反射試料としてワイヤーグリッドを用いて、片偏波のみ反射するワイヤーグリッドの回転角依存性を測定することにより、偏光感度を持つことも確認した。これらの測定を行うために、ミリ波の発生と受信機からの信号処理を一括で行う測定システムソフトウェアも開発した。これらの成果は、日本物理学会で発表した。次に反射試料として、本研究課題の主題である非駆動型偏光変調器を用いた。これは産総研の研究者の方に作製して頂いた。この試料は0.3Kの極低温に冷却する必要があるので、高エネルギー加速器研究機構にあるヘリウム３ソープション冷凍機を利用させて頂いた。外部から冷凍機内部にある試料にミリ波を照射するために、4K・70K・300Kのシールドに穴を開けて赤外線を通さずミリ波のみを通すフィルターを設置し、冷却に成功した。外部からミリ波を入射し反射率を測定することに成功した。ところが、測定の調整中ミリ波発生装置の出力が不安定になってしまった。調査の結果、出力装置の冷却ファンに問題があり、温度が安定しなかったことが分かった。現在温度を安定させるための対策を実施中である。
Research Progress Status	平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	平成30年度が最終年度であるため、記入しない。