集積型ミリ波サブミリ波6色同時撮像カメラの開発

• Project/Area Number: 17H02872
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Astronomy
• Research Institution: National Astronomical Observatory of Japan
• Principal Investigator: 大島 泰 国立天文台, 先端技術センター, 助教 (40450184)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000); Fiscal Year 2019: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2018: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2017: ¥8,970,000 (Direct Cost: ¥6,900,000、Indirect Cost: ¥2,070,000)
• Keywords: 電波天文学 / 超伝導フィルター / 反射防止コーティング / 超伝導検出器 / ミリ波サブミリ波

Outline of Annual Research Achievements

昨年度に引き続き、受信した信号を弁別する集積型の超伝導周波数フィルターの設計を行い、３色を弁別して検出器に導くことのできるコプレーナー線路を用いたバンドパスフィルターの設計を得ることができた。また、ニオブ薄膜を用いた３色の集積型バンドパスフィルターを検出器基板上に実装した素子の製作を行った。さらに、この素子の評価の周波数特性評価のための光学系およびフーリエ分光器による測定系の構築を行った。次に、直交偏波分離器に合わせたフィードホーンについても、製作が比較的容易な多段フレア型のホーンの最適化を広いパラメータスペースで行い、観測帯域全体で対称性の良いビーム形状を得られる解があることを確認できた。また、このホーンのビーム特性評価のための測定系とデータ解析ソフトウェアの整備を行った。最後に、受信機の真空窓として、母材の超高分子量ポリエチレンに最適な反射防止コーティングの設計を行った。まず、数ある候補材料の光学評価を網羅的に行ってデータベースを構築した。その上で、３種類の多孔質テフロン膜を重ねた反射防止コーティングによって、全観測帯域内で９７％以上の透過率を実現できることを見出した。実際に製作した窓をTHz-TDSで評価することでその性能を実証することができた。その他に、フィードホーンの前段に置くことで観測帯域外の放射を最小限に抑えるための広帯域の光学バンドパスフィルターの設計、製作、光学特性評価を行った。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

集積型超伝導周波数フィルターの製作に当初の予定以上に時間がかかっている。

Strategy for Future Research Activity

集積型超伝導周波数フィルターの測定を行いフィードバックをかける。 フィードホーンの製作と評価を行う。

Research Products

• [Presentation] FPC 製造技術を用いたミリ波サブミリ波帯周波数選択フィルターの開発 (2019)
  • Author(s): 宇野慎介, 竹腰達哉, 陳家偉, 河野孝太郎, 大島泰, 吉岡佳輔
  • Organizer: 日本天文学会
• [Presentation] 半導体基板上に実現するオンチップ広帯域バンドパスフィルターの設計 (2019)
  • Author(s): 陳家偉, 竹腰達哉, 宇野慎介, 河野孝太郎, 大島泰, 川邊良平, 小野哲, 吉岡佳輔, 酒井剛, 成瀬雅人, 美馬覚
  • Organizer: 日本天文学会
• [Presentation] Compact On-chip Wideband Bandpass Filter Design for Millimeter/Submillimeter Wave Multichroic Camera (2019)
  • Author(s): Chin, K. W., Oshima, T., Ono, S., Sakai, T., Takekoshi, T., Mima, S., Kawabe, R., Naruse, M., Yoshioka, K., Uno, S.
  • Organizer: International Workshop on Far-Infrared Technologies
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of multi-color mm/sub-mm Camera in NAOJ (2019)
  • Author(s): Tai Oshima
  • Organizer: International Workshop on Submillimeter Astronomy
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] FTS Measurement System for the Multi-chroic mm/submm Camera (2018)
  • Author(s): Takekoshi, T., Terasaki, T., Chin, K. W., Yoshioka, K., Oshima, T., Matsuo, H.
  • Organizer: The 19th EA Sub-mm-wave Receiver Technology Workshop
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Building a submillimeter optical property database based on precision measurement using THz-TDS (2018)
  • Author(s): Yoshioka, K., Sakai, T., Oshima, T., Takekoshi, T., Chin, K. W.
  • Organizer: The 19th EA Sub-mm-wave Receiver Technology Workshop
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of mm/submm Frequency Selective Filters made with FPC Fabrication Technology (2018)
  • Author(s): Uno, S., Takekoshi, T., Chin, K. W., Kohno, K., Yoshioka, K., Oshima, T.
  • Organizer: The 19th EA Sub-mm-wave Receiver Technology Workshop
  • Int'l Joint Research