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Concept design of low frequency telescope for CMB B-mode polarization satellite LiteBIRD
Authors :
Mario G. Lattanzi Carlo Baccigalupi François Levrier J. M. Duval J. Austermann M. Brilenkov B. Thorne Eiichiro Komatsu D. Rambaud T. Nagasaki Peter Shirron H. Imada Nozomu Kogiso Jeff Van Lanen H. Takakura T. Kawasaki Lionel Duband Ingunn Kathrine Wehus Y. Hoshino Tadayasu Dotani Enrique Martinez-Gonzalez Tucker Elleflot S. Beckman T. Kaga Shogo Nakamura A. Kato Giorgio Savini S. Bounissou S. Mandelli Peter Charles Hargrave Francois Boulanger Julien Grain S. Realini Reijo Keskitalo Bruno Maffei Y. Nagano Davide Maino D. Herman Michael R. Vissers B. Mot R. Banerji N. Katayama James A. Beall Johannes Hubmayr Tomotake Matsumura Shugo Oguri G. Patanchon S. Basak S. Takakura Créidhe O'Sullivan Massimo Gervasi Y. Takase S. Stever A. Carones Raphael Flauger F. J. Casas T. de Haan Yasuhiro Murata T. Prouvé Douglas Scott P. Vielva Toshiya Namikawa Mayu Tominaga Yuki Sakurai Luca Lamagna Eric Hivon S. Nerval Ken Ebisawa Noriko Y. Yamasaki Julian Borrill Shingo Kashima Hajime Sugai M. De Petris R. Nagata Ted Kisner D. W. Curtis A. Mennella P. de Bernardis Alexandre E. Adler Misao Sasaki Jiansong Gao Kam Arnold K. Ganga T. Ghigna Kazunori Kohri Ben Westbrook R. Aurlien T. Toda Yasuhiro Takeda U. Fuskeland Alessandro Gruppuso Giuseppe Puglisi A. Ritacco I. Kreykenbohm C. Leloup M. A. Dobbs Jochen Weller Joel N. Ullom Chao-Lin Kuo M. Migliaccio Charles A. Hill E. Allys Nicola Vittorio T. Yoshida R. Takaku Thomas Essinger-Hileman Alessandro Paiella J. Aumont Berend Winter Junji Yumoto Yutaka Terao Aritoki Suzuki T. Hasebe Toshiyuki Nishibori A. Cukierman P. Campeti Y. Hirota Alan J. Kogut Josquin Errard S. Sugiyama L. P. L. Colombo Anthony Challinor Yohei Kobayashi A. Kushino Gemma Luzzi Makoto Nagai M. Sandri Christopher Raum Giuseppe D'Alessandro Masashi Hazumi Masaya Hasegawa Renée Hlozek Silvia Masi Joseph Seibert F. Piacentini J. A. Murphy Greg Jaehnig Jose Alberto Rubino-Martin Davide Poletti Michael L. Brown Blake D. Sherwin Daniela Paoletti Joshua Montgomery F. Columbro Gianluca Morgante J. Bermejo M. Tomasi Haruki Nishino P. Diego-Palazuelos Hirokazu Ishino T. Iida Kazuhisa Mitsuda Haruyuki Sakurai Keith L. Thompson Javier Cubas Neil Trappe Keisuke Shinozaki Adrian T. Lee Hiroyuki Ohsaki Martina Gerbino D. Herranz M. Tsuji Marco Bersanelli Nadia Dachlythra M. Russell E. Gjerløw Maresuke Shiraishi E. de la Hoz Eric V. Linder Graeme Smecher Eric R. Switzer Erminia Calabrese G. Roudil Mario Zannoni T. Maciaszek L. Pagano D. Auguste Frank Grupp Kosei Ishimura Fabrizio Villa Kuniaki Konishi I. S. Ohta G. Signorelli J. Bonis A. Tartari Jun-ichi Suzuki R. B. Barreiro J. F. Cliche M. Maki Douglas H Beck Ricardo Genova-Santos A. J. Banday M. Galloway T. L. Svalheim Fabio Finelli L. A. Montier H. K. Eriksen Nicoletta Krachmalnicoff Karen C. Cheung Cristian Franceschet Matthieu Tristram V. Chan G. Polenta Clive Dickinson N. W. Halverson Kiyotomo Ichiki Yuji Chinone Mathieu Remazeilles Giampaolo Pisano Jon E. Gudmundsson J. Peloton M. Reinecke Shannon M. Duff Carole Tucker Y. Minanmi Gene C. Hilton Martin Bucher P. A. R. Ade G. Vermeulen K. Komatsu Norio Okada Thibaut Louis Sophie Henrot-Versille Edward J. Wollack Paolo Natoli Hideo Ogawa Jörn Wilms E. Taylor Andrea Zonca Makoto Hattori Radek Stompor Masahiro Tsujimoto Yutaro Sekimoto Marcin Gradziel H. Thommesen Zmuidzinas, Jonas Sekimoto, Y Ade, P Adler, A Allys, E Arnold, K Auguste, D Aumont, J Aurlien, R Austermann, J Baccigalupi, C Banday, A Banerji, R Barreiro, R Basak, S Beall, J Beck, D Beckman, S Bermejo, J de Bernardis, P Bersanelli, M Bonis, J Borrill, J Boulanger, F Bounissou, S Brilenkov, M Brown, M Bucher, M Calabrese, E Campeti, P Carones, A Casas, F Challinor, A Chan, V Cheung, K Chinone, Y Cliche, J Colombo, L Columbro, F Cubas, J Cukierman, A Curtis, D D'Alessandro, G Dachlythra, N De Petris, M Dickinson, C Diego-Palazuelos, P Dobbs, M Dotani, T Duband, L Duff, S Duval, J Ebisawa, K Elleflot, T Eriksen, H Errard, J Essinger-Hileman, T Finelli, F Flauger, R Franceschet, C Fuskeland, U Galloway, M Ganga, K Gao, J Genova-Santos, R Gerbino, M Gervasi, M Ghigna, T Gjerløw, E Gradziel, M Grain, J Grupp, F Gruppuso, A Gudmundsson, J de Haan, T Halverson, N Hargrave, P Hasebe, T Hasegawa, M Hattori, M Hazumi, M Henrot-Versillé, S Herman, D Herranz, D Hill, C Hilton, G Hirota, Y Hivon, E Hlozek, R Hoshino, Y de la Hoz, E Hubmayr, J Ichiki, K Iida, T Imada, H Ishimura, K Ishino, H Jaehnig, G Kaga, T Kashima, S Katayama, N Kato, A Kawasaki, T Keskitalo, R Kisner, T Kobayashi, Y Kogiso, N Kogut, A Kohri, K Komatsu, E Komatsu, K Konishi, K Krachmalnicoff, N Kreykenbohm, I Kuo, C Kushino, A Lamagna, L Lanen, J Lattanzi, M Lee, A Leloup, C Levrier, F Linder, E Louis, T Luzzi, G Maciaszek, T Maffei, B Maino, D Maki, M Mandelli, S Martinez-Gonzalez, E Masi, S Matsumura, T Mennella, A Migliaccio, M Minanmi, Y Mitsuda, K Montgomery, J Montier, L Morgante, G Mot, B Murata, Y Murphy, J Nagai, M Nagano, Y Nagasaki, T Nagata, R Nakamura, S Namikawa, T Natoli, P Nerval, S Nishibori, T Nishino, H O'Sullivan, C Ogawa, H Oguri, S Osaki, H Ohta, I Okada, N Pagano, L Paiella, A Paoletti, D Patanchon, G Peloton, J Piacentini, F Pisano, G Polenta, G Poletti, D Prouvé, T Puglisi, G Tambaud, D Raum, C Realini, S Reinecke, M Remazeilles, M Ritacco, A Roudil, G Rubino-Martin, J Russell, M Sakurai, H Sakurai, Y Sandri, M Sasaki, M Savini, G Scott, D Seibert, J Sherwin, B Shinozaki, K Shiraishi, M Shirron, P Signorelli, G Smecher, G Stever, S Stompor, R Sugai, H Sugiyama, S Suzuki, A Suzuki, J Svalheim, T Switzer, E Takaku, R Takakura, H Takakura, S Takase, Y Takeda, Y Tartari, A Taylor, E Terao, Y Thommesen, H Thompson, K Thorne, B Toda, T Tomasi, M Tominaga, M Trappe, N Tristram, M Tsuji, M Tsujimoto, M Tucker, C Ullom, J Vermeulen, G Vielva, P Villa, F Vissers, M Vittorio, N Wehus, I Weller, J Westbrook, B Wilms, J Winter, B Wollack, E Yamasaki, N Yoshida, T Yumoto, J Zannoni, M Zonca, A Astrophysique Laboratoire de physique de l'ENS - ENS Paris (LPENS (UMR_8023)) École normale supérieure - Paris (ENS Paris) Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris) Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP) Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie (IJCLab) Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP) Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP) Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) Laboratoire de Physique Théorique de l'ENS (LPTENS) Fédération de recherche du Département de physique de l'Ecole Normale Supérieure - 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Source :
Proc.SPIE Int.Soc.Opt.Eng., Proc.SPIE Int.Soc.Opt.Eng., 2020, 11453, pp.1145310. ⟨10.1117/12.2561841⟩, Millimeter, Submillimeter, and Far-Infrared Detectors and Instrumentation for Astronomy X, Proceedings of SPIE, the International Society for Optical Engineering, Proceedings of SPIE, the International Society for Optical Engineering, 2020, 11453, pp.1145310. ⟨10.1117/12.2561841⟩
Publication Year :
2020
Publisher :
SPIE - The International Society of Optics and Photonics, 2020.
Abstract
LiteBIRD has been selected as JAXA's strategic large mission in the 2020s, to observe the cosmic microwave background (CMB) $B$-mode polarization over the full sky at large angular scales. The challenges of LiteBIRD are the wide field-of-view (FoV) and broadband capabilities of millimeter-wave polarization measurements, which are derived from the system requirements. The possible paths of stray light increase with a wider FoV and the far sidelobe knowledge of $-56$ dB is a challenging optical requirement. A crossed-Dragone configuration was chosen for the low frequency telescope (LFT : 34--161 GHz), one of LiteBIRD's onboard telescopes. It has a wide field-of-view ($18^\circ \times 9^\circ$) with an aperture of 400 mm in diameter, corresponding to an angular resolution of about 30 arcminutes around 100 GHz. The focal ratio f/3.0 and the crossing angle of the optical axes of 90$^\circ$ are chosen after an extensive study of the stray light. The primary and secondary reflectors have rectangular shapes with serrations to reduce the diffraction pattern from the edges of the mirrors. The reflectors and structure are made of aluminum to proportionally contract from warm down to the operating temperature at $5\,$K. A 1/4 scaled model of the LFT has been developed to validate the wide field-of-view design and to demonstrate the reduced far sidelobes. A polarization modulation unit (PMU), realized with a half-wave plate (HWP) is placed in front of the aperture stop, the entrance pupil of this system. A large focal plane with approximately 1000 AlMn TES detectors and frequency multiplexing SQUID amplifiers is cooled to 100 mK. The lens and sinuous antennas have broadband capability. Performance specifications of the LFT and an outline of the proposed verification plan are presented.<br />Comment: 21 pages, 14 figures
Details
Language :
English
ISSN :
0277786X and 1996756X
ISBNs :
9781510636934 and 9781510636941
Database :
OpenAIRE
Journal :
Proc.SPIE Int.Soc.Opt.Eng., Proc.SPIE Int.Soc.Opt.Eng., 2020, 11453, pp.1145310. ⟨10.1117/12.2561841⟩, Millimeter, Submillimeter, and Far-Infrared Detectors and Instrumentation for Astronomy X, Proceedings of SPIE, the International Society for Optical Engineering, Proceedings of SPIE, the International Society for Optical Engineering, 2020, 11453, pp.1145310. ⟨10.1117/12.2561841⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....6dcfcd4b12cc44f3518121d453040cad
Full Text :
https://doi.org/10.1117/12.2561841⟩