Design and performance of a gain calibration system for the POLARBEAR-2a receiver system at the Simons Array cosmic microwave background experiment

被引：2

作者：

Kaneko, Daisuke ^{[1
]}

Takatori, Sayuri ^{[2
,3
]}

Hasegawa, Masaya ^{[1
,3
]}

Hazumi, Masashi ^{[1
,3
,4
,5
]}

Inoue, Yuki ^{[6
]}

Jeong, Oliver ^{[7
]}

Katayama, Nobuhiko ^{[5
]}

Lee, Adrian T. ^{[7
,8
]}

Matsuda, Frederick ^{[4
]}

Nishino, Haruki ^{[9
]}

Siritanasak, Praween ^{[10
]}

Suzuki, Aritoki ^{[8
]}

Takakura, Satoru ^{[11
]}

Tomaru, Takayuki ^{[12
]}

机构：

[1] High Energy Accelerator Res Org, Int Ctr Quantum Field Measurement Syst Studies Un, Tsukuba, Ibaraki, Japan

[2] Okayama Univ, Res Inst Interdisciplinary Sci, Okayama, Japan

[3] High Energy Accelerator Res Org, Inst Particle & Nucl Studies, Tsukuba, Ibaraki, Japan

[4] Japan Aerosp Explorat Agcy, Inst Space & Astronaut Sci, Sagamihara, Kanagawa, Japan

[5] Univ Tokyo, Kavli Inst Phys & Math Universe, Kashiwa, Chiba, Japan

[6] Natl Cent Univ, Ctr High Energy & High Field Phys, Dept Phys, Taoyuan, Taiwan

[7] Univ Calif Berkeley, Dept Phys, Berkeley, CA 94720 USA

[8] Lawrence Berkeley Natl Lab, Phys Div, Berkeley, CA USA

[9] Univ Tokyo, Grad Sch Sci, Res Ctr Early Universe, Tokyo, Japan

[10] Natl Astron Res Inst Thailand, Chiangmai, Thailand

[11] Kyoto Univ, Dept Phys, Fac Sci, Kyoto, Japan

[12] Natl Astron Observ Japan, Gravitat Wave Project Off, Mitaka, Tokyo, Japan

来源：

JOURNAL OF ASTRONOMICAL TELESCOPES INSTRUMENTS AND SYSTEMS | 2024年 / 10卷 / 01期

关键词：

cosmic microwave background; gain calibrator; detector calibration; transition edge sensor; GRAVITY-WAVES; POLARIZATION;

D O I：

10.1117/1.JATIS.10.1.018003

中图分类号：

V [航空、航天];

学科分类号：

08 ; 0825 ;

摘要：

We present an advanced system for calibrating the detector gain responsivity with a chopped thermal source for POLARBEAR-2a, which is the first receiver system of a cosmic microwave background (CMB) polarimetry experiment: the Simons Array. Intensity-to-polarization leakage due to calibration errors between detectors can be a significant source of systematic error for a polarization-sensitive experiment. To suppress this systematic uncertainty, POLARBEAR-2a calibrates the detector gain responsivities by observing a chopped thermal source before and after each period of science observations. The system includes a high-temperature ceramic heater that emits blackbody radiation covering a wide frequency range and an optical chopper to modulate the radiation signal. We discuss the experimental requirements of gain calibration and system design to calibrate POLARBEAR-2a. We evaluate the performance of our system during the early commissioning of the receiver system. This calibration system is promising for the future generation of CMB ground-based polarization observations.

引用

页数：17

共 39 条

[1] A Measurement of the Degree-scale CMB B-mode Angular Power Spectrum with POLARBEAR [J].

Adachi, S. ;

Faundez, M. A. O. Aguilar ;

Arnold, K. ;

Baccigalupi, C. ;

Barron, D. ;

Beck, D. ;

Beckman, S. ;

Bianchini, F. ;

Boettger, D. ;

Borrill, J. ;

Carron, J. ;

Chapman, S. ;

Cheung, K. ;

Chinone, Y. ;

Crowley, K. ;

Cukierman, A. ;

Dobbs, M. ;

El Bouhargani, H. ;

Elleflot, T. ;

Errard, J. ;

Fabbian, G. ;

Feng, C. ;

Fujino, T. ;

Galitzki, N. ;

Goeckner-Wald, N. ;

Groh, J. ;

Hall, G. ;

Halverson, N. ;

Hamada, T. ;

Hasegawa, M. ;

Hazumi, M. ;

Hill, C. A. ;

Howe, L. ;

Inoue, Y. ;

Jaehnig, G. ;

Jeong, O. ;

Kaneko, D. ;

Katayama, N. ;

Keating, B. ;

Keskitalo, R. ;

Kikuchi, S. ;

Kisner, T. ;

Krachmalnicoff, N. ;

Kusaka, A. ;

Lee, A. T. ;

Leon, D. ;

Linder, E. ;

Lowry, L. N. ;

Mangu, A. ;

Matsuda, F. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2020, 897 (01)

[2] A Measurement of the Cosmic Microwave Background B-mode Polarization Power Spectrum at Subdegree Scales from Two Years of POLARBEAR Data [J].

Ade, P. A. R. ;

Aguilar, M. ;

Akiba, Y. ;

Arnold, K. ;

Baccigalupi, C. ;

Barron, D. ;

Beck, D. ;

Bianchini, F. ;

Boettger, D. ;

Borrill, J. ;

Chapman, S. ;

Chinone, Y. ;

Crowley, K. ;

Cukierman, A. ;

Dunner, R. ;

Dobbs, M. ;

Ducout, A. ;

Elleflot, T. ;

Errard, J. ;

Fabbian, G. ;

Feeney, S. M. ;

Feng, C. ;

Fujino, T. ;

Galitzki, N. ;

Gilbert, A. ;

Goeckner-Wald, N. ;

Groh, J. C. ;

Hall, G. ;

Halverson, N. ;

Hamada, T. ;

Hasegawa, M. ;

Hazumi, M. ;

Hill, C. A. ;

Howe, L. ;

Inoue, Y. ;

Jaehnig, G. ;

Jaffe, A. H. ;

Jeong, O. ;

Kaneko, D. ;

Katayama, N. ;

Keating, B. ;

Keskitalo, R. ;

Kisner, T. ;

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Kusaka, A. ;

Le Jeune, M. ;

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Brevik, J. A. ;

Buder, I. ;

Bullock, E. ;

Dowell, C. D. ;

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Filippini, J. P. ;

Fliescher, S. ;

Golwala, S. R. ;

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Hasselfield, M. ;

Hildebrandt, S. R. ;

Hilton, G. C. ;

Irwin, K. D. ;

Karkare, K. S. ;

Kaufman, J. P. ;

Keating, B. G. ;

Kernasovskiy, S. A. ;

Kovac, J. M. ;

Kuo, C. L. ;

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Lueker, M. ;

Netterfield, C. B. ;

Nguyen, H. T. ;

O'Brient, R. ;

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Orlando, A. ;

Pryke, C. ;

Richter, S. ;

Schwarz, R. ;

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Tolan, J. E. ;

Turner, A. D. ;

Vieregg, A. G. ;

Wong, C. L. ;

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ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2015, 814 (02)

[4] Joint Analysis of BICEP2/Keck Array and Planck Data [J].

Ade, P. A. R. ;

Aghanim, N. ;

Ahmed, Z. ;

Aikin, R. W. ;

Alexander, K. D. ;

Arnaud, M. ;

Aumont, J. ;

Baccigalupi, C. ;

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Barkats, D. ;

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Bonavera, L. ;

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Buder, I. ;

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Calabrese, E. ;

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Catalano, A. ;

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Chary, R. -R. ;

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Christensen, P. R. ;

Colombo, L. P. L. ;

Combet, C. ;

Connors, J. ;

Couchot, F. ;

Coulais, A. ;

Crill, B. P. ;

Curto, A. .

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[5] A MEASUREMENT OF THE COSMIC MICROWAVE BACKGROUND B-MODE POLARIZATION POWER SPECTRUM AT SUB-DEGREE SCALES WITH POLARBEAR [J].

Ade, P. A. R. ;

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Atlas, M. ;

Barron, D. ;

Boettger, D. ;

Borrill, J. ;

Chapman, S. ;

Chinone, Y. ;

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Keskitalo, R. ;

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Le Jeune, M. ;

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Leitch, E. M. ;

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Matsuda, F. ;

Matsumura, T. ;

Meng, X. ;

Miller, N. J. ;

Morii, H. ;

Moyerman, S. ;

Myers, M. J. ;

Navaroli, M. ;

Nishino, H. ;

Orlando, A. ;

Paar, H. ;

Peloton, J. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2014, 794 (02)

[6] Measurement of the Cosmic Microwave Background Polarization Lensing Power Spectrum with the POLARBEAR Experiment [J].

Ade, P. A. R. ;

Akiba, Y. ;

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Arnold, K. ;

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Barron, D. ;

Boettger, D. ;

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Hattori, K. ;

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Hori, Y. ;

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Hyland, P. ;

Inoue, Y. ;

Jaehnig, G. C. ;

Jaffe, A. ;

Keating, B. ;

Kermish, Z. ;

Keskitalo, R. ;

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Le Jeune, M. ;

Lee, A. T. ;

Linder, E. ;

Leitch, E. M. ;

Lungu, M. ;

Matsuda, F. ;

Matsumura, T. ;

Meng, X. ;

Miller, N. J. ;

Morii, H. ;

Moyerman, S. ;

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[7] The Simons Observatory: science goals and forecasts [J].

Ade, Peter ;

Aguirre, James ;

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Baildon, Taylor ;

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Crichton, Devin ;

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D'Ewart, John M. ;

Dunner, Rolando .

JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS, 2019, (02)

[8] Planck intermediate results LII. Planet flux densities [J].

Akrami, Y. ;

Ashdown, M. ;

Aumont, J. ;

Baccigalupi, C. ;

Ballardini, M. ;

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Basak, S. ;

Benabed, K. ;

Bernard, J. -P. ;

Bersanelli, M. ;

Bielewicz, P. ;

Bonavera, L. ;

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de Zotti, G. ;

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Di Valentino, E. ;

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Eriksen, H. K. ;

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ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2017, 607

[9] Integrated Electrical Properties of the Frequency Multiplexed Cryogenic Readout System for Polarbear/Simons Array [J].

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IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY, 2021, 31 (05)

[10] NINE-YEAR WILKINSON MICROWAVE ANISOTROPY PROBE (WMAP) OBSERVATIONS: FINAL MAPS AND RESULTS [J].

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Odegard, N. ;

Smith, K. M. ;

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ASTROPHYSICAL JOURNAL SUPPLEMENT SERIES, 2013, 208 (02)

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共 39 条

[1] A Measurement of the Degree-scale CMB B-mode Angular Power Spectrum with POLARBEAR [J].

Adachi, S. ;

Faundez, M. A. O. Aguilar ;

Arnold, K. ;

Baccigalupi, C. ;

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Boettger, D. ;

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Cukierman, A. ;

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El Bouhargani, H. ;

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Fabbian, G. ;

Feng, C. ;

Fujino, T. ;

Galitzki, N. ;

Goeckner-Wald, N. ;

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Halverson, N. ;

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Hasegawa, M. ;

Hazumi, M. ;

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Inoue, Y. ;

Jaehnig, G. ;

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Keating, B. ;

Keskitalo, R. ;

Kikuchi, S. ;

Kisner, T. ;

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Kusaka, A. ;

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ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2020, 897 (01)

[2] A Measurement of the Cosmic Microwave Background B-mode Polarization Power Spectrum at Subdegree Scales from Two Years of POLARBEAR Data [J].

Ade, P. A. R. ;

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Dunner, R. ;

Dobbs, M. ;

Ducout, A. ;

Elleflot, T. ;

Errard, J. ;

Fabbian, G. ;

Feeney, S. M. ;

Feng, C. ;

Fujino, T. ;

Galitzki, N. ;

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Goeckner-Wald, N. ;

Groh, J. C. ;

Hall, G. ;

Halverson, N. ;

Hamada, T. ;

Hasegawa, M. ;

Hazumi, M. ;

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Keskitalo, R. ;

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Karkare, K. S. ;

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Keating, B. G. ;

Kernasovskiy, S. A. ;

Kovac, J. M. ;

Kuo, C. L. ;

Leitch, E. M. ;

Lueker, M. ;

Netterfield, C. B. ;

Nguyen, H. T. ;

O'Brient, R. ;

Ogburn, R. W. ;

Orlando, A. ;

Pryke, C. ;

Richter, S. ;

Schwarz, R. ;

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Sudiwala, R. V. ;

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Vieregg, A. G. ;

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Benabed, K. ;

Benoit, A. ;

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Benton, S. J. ;

Bernard, J. -P. ;

Bersanelli, M. ;

Bielewicz, P. ;

Bischoff, C. A. ;

Bock, J. J. ;

Bonaldi, A. ;

Bonavera, L. ;

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Bouchet, F. R. ;

Boulanger, F. ;

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Bucher, M. ;

Buder, I. ;

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Burigana, C. ;

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[6] Measurement of the Cosmic Microwave Background Polarization Lensing Power Spectrum with the POLARBEAR Experiment [J].

Ade, P. A. R. ;

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[7] The Simons Observatory: science goals and forecasts [J].

Ade, Peter ;

Aguirre, James ;

Ahmed, Zeeshan ;

Aiola, Simone ;

Ali, Aamir ;

Alonso, David ;

Alvarez, Marcelo A. ;

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Ashton, Peter ;

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