Advertisement

Concept Study of Optical Configurations for High-Frequency Telescope for LiteBIRD

  • T. Hasebe
  • S. Kashima
  • P. A. R. Ade
  • Y. Akiba
  • D. Alonso
  • K. Arnold
  • J. Aumont
  • C. Baccigalupi
  • D. Barron
  • S. Basak
  • S. Beckman
  • J. Borrill
  • F. Boulanger
  • M. Bucher
  • E. Calabrese
  • Y. Chinone
  • H.-M. Cho
  • A. Cukierman
  • D. W. Curtis
  • T. de Haan
  • M. Dobbs
  • A. Dominjon
  • T. Dotani
  • L. Duband
  • A. Ducout
  • J. Dunkley
  • J. M. Duval
  • T. Elleflot
  • H. K. Eriksen
  • J. Errard
  • J. Fischer
  • T. Fujino
  • T. Funaki
  • U. Fuskeland
  • K. Ganga
  • N. Goeckner-Wald
  • J. Grain
  • N. W. Halverson
  • T. Hamada
  • M. Hasegawa
  • K. Hattori
  • M. Hattori
  • L. Hayes
  • M. Hazumi
  • N. Hidehira
  • C. A. Hill
  • G. Hilton
  • J. Hubmayr
  • K. Ichiki
  • T. Iida
  • H. Imada
  • M. Inoue
  • Y. Inoue
  • K. D. Irwin
  • H. Ishino
  • O. Jeong
  • H. Kanai
  • D. Kaneko
  • N. Katayama
  • T. Kawasaki
  • S. A. Kernasovskiy
  • R. Keskitalo
  • A. Kibayashi
  • Y. Kida
  • K. Kimura
  • T. Kisner
  • K. Kohri
  • E. Komatsu
  • K. Komatsu
  • C. L. Kuo
  • N. A. Kurinsky
  • A. Kusaka
  • A. Lazarian
  • A. T. Lee
  • D. Li
  • E. Linder
  • B. Maffei
  • A. Mangilli
  • M. Maki
  • T. Matsumura
  • S. Matsuura
  • D. Meilhan
  • S. Mima
  • Y. Minami
  • K. Mitsuda
  • L. Montier
  • M. Nagai
  • T. Nagasaki
  • R. Nagata
  • M. Nakajima
  • S. Nakamura
  • T. Namikawa
  • M. Naruse
  • H. Nishino
  • T. Nitta
  • T. Noguchi
  • H. Ogawa
  • S. Oguri
  • N. Okada
  • A. Okamoto
  • T. Okamura
  • C. Otani
  • G. Patanchon
  • G. Pisano
  • G. Rebeiz
  • M. Remazeilles
  • P. L. Richards
  • S. Sakai
  • Y. Sakurai
  • Y. Sato
  • N. Sato
  • M. Sawada
  • Y. Segawa
  • Y. Sekimoto
  • U. Seljak
  • B. D. Sherwin
  • T. Shimizu
  • K. Shinozaki
  • R. Stompor
  • H. Sugai
  • H. Sugita
  • A. Suzuki
  • J. Suzuki
  • O. Tajima
  • S. Takada
  • R. Takaku
  • S. Takakura
  • S. Takatori
  • D. Tanabe
  • E. Taylor
  • K. L. Thompson
  • B. Thorne
  • T. Tomaru
  • T. Tomida
  • N. Tomita
  • M. Tristram
  • C. Tucker
  • P. Turin
  • M. Tsujimoto
  • S. Uozumi
  • S. Utsunomiya
  • Y. Uzawa
  • F. Vansyngel
  • I. K. Wehus
  • B. Westbrook
  • M. Willer
  • N. Whitehorn
  • Y. Yamada
  • R. Yamamoto
  • N. Yamasaki
  • T. Yamashita
  • M. Yoshida
Article

Abstract

The high-frequency telescope for LiteBIRD is designed with refractive and reflective optics. In order to improve sensitivity, this paper suggests the new optical configurations of the HFT which have approximately 7 times larger focal planes than that of the original design. The sensitivities of both the designs are compared, and the requirement of anti-reflection (AR) coating on the lens for the refractive option is derived. We also present the simulation result of a sub-wavelength AR structure on both surfaces of silicon, which shows a band-averaged reflection of 1.1–3.2% at 101–448 GHz.

Keywords

Cosmic microwave background radiation Inflation Satellite Telescope 

Notes

Acknowledgements

This work was supported by JSPS/MEXT KAKENHI Grant Numbers 17H01115 and 15H05891.

References

  1. 1.
    M. Hazumi et al., Proceedings of SPIE 8442 (2012).  https://doi.org/10.1117/12.926743
  2. 2.
    H. Ishino et al., Proceedings of SPIE 9904 (2016).  https://doi.org/10.1117/12.2231995
  3. 3.
    H. Sugai et al., Proceedings of SPIE 9904 (2016).  https://doi.org/10.1117/12.2232008
  4. 4.
    N. Katayama, E. Komatsu, Astrophys. J. 737, 78 (2011).  https://doi.org/10.1088/0004-637X/737/2/78 ADSCrossRefGoogle Scholar
  5. 5.
    A.S. Rahlin et al., Proceedings of SPIE 9153 (2014).  https://doi.org/10.1117/12.2055683
  6. 6.
    P.A.R. Ade et al., Astron. J. 806, 206 (2015).  https://doi.org/10.1088/0004-637X/806/2/206 CrossRefGoogle Scholar
  7. 7.
    J. Bock et al., arXiv:0805.4207
  8. 8.
    T. Matsumura et al., IEEE Trans. Appl. Supercond. 26, 3 (2016).  https://doi.org/10.1109/TASC.2016.2533584 CrossRefGoogle Scholar
  9. 9.
    J. Hubmayr et al., J. Low Temp. Phys. 167, 904 (2012).  https://doi.org/10.1007/s10909-011-0420-7 ADSCrossRefGoogle Scholar
  10. 10.
    S. Kashima et al., (in preparation)Google Scholar
  11. 11.
  12. 12.
    B. Westbrook et al., J. Low Temp. Phys. 184, 74 (2016).  https://doi.org/10.1007/s10909-016-1508-x ADSCrossRefGoogle Scholar
  13. 13.
    A. Suzuki, Ph.D. dissertation (University of California, Berkeley, 2013)Google Scholar
  14. 14.
    A. Gonzalex, Yoshinori Uzawa, IEEE Trans. Antennas Propag. 60, 7 (2012).  https://doi.org/10.1109/TAP.2012.2196960 Google Scholar
  15. 15.
    T. Matsumura et al., J. Low Temp. Phys. 184, 824 (2016).  https://doi.org/10.1007/s10909-016-1542-8 ADSCrossRefGoogle Scholar
  16. 16.
    K. Arnold, Ph.D. dissertation (University of California, Berkeley, 2010)Google Scholar
  17. 17.
  18. 18.
    D.M. Pozar, Microwave Engineering (John Wiley & Sons Inc, 1998)Google Scholar
  19. 19.
    E.B. Grann, M.G. Moharam, D.A. Pommet, J. Opt. Soc. Am. A 11, 10 (1994).  https://doi.org/10.1364/JOSAA.11.002695 CrossRefGoogle Scholar
  20. 20.
    R. Datta et al., Appl. Opt. 52, 36 (2013).  https://doi.org/10.1364/AO.52.008747 CrossRefGoogle Scholar
  21. 21.
    T. Nitta et al., IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol. 7, 3 (2017).  https://doi.org/10.1109/TTHZ.2017.2692045 CrossRefGoogle Scholar
  22. 22.
    P.A. Gallardo et al., Appl. Opt. 56, 10 (2017).  https://doi.org/10.1364/AO.56.002796 CrossRefGoogle Scholar
  23. 23.
    A. Kok et al., IEEE NSS/MIC Conference Record (2009).  https://doi.org/10.1109/NSSMIC.2009.5402256
  24. 24.
    Y. Tang et al., IEEE MEMS (2017).  https://doi.org/10.1109/MEMSYS.2017.7863504

Copyright information

© Springer Science+Business Media, LLC, part of Springer Nature 2018

Authors and Affiliations

  • T. Hasebe
    • 22
  • S. Kashima
    • 34
  • P. A. R. Ade
    • 47
  • Y. Akiba
    • 19
    • 49
  • D. Alonso
    • 41
  • K. Arnold
    • 16
  • J. Aumont
    • 20
  • C. Baccigalupi
    • 25
  • D. Barron
    • 48
  • S. Basak
    • 11
    • 25
  • S. Beckman
    • 15
  • J. Borrill
    • 6
    • 48
  • F. Boulanger
    • 20
  • M. Bucher
    • 3
  • E. Calabrese
    • 47
  • Y. Chinone
    • 15
    • 29
  • H.-M. Cho
    • 28
  • A. Cukierman
    • 15
  • D. W. Curtis
    • 48
  • T. de Haan
    • 43
  • M. Dobbs
    • 42
  • A. Dominjon
    • 34
  • T. Dotani
    • 22
  • L. Duband
    • 18
  • A. Ducout
    • 29
  • J. Dunkley
    • 10
    • 41
  • J. M. Duval
    • 18
  • T. Elleflot
    • 16
  • H. K. Eriksen
    • 24
  • J. Errard
    • 3
  • J. Fischer
    • 48
  • T. Fujino
    • 53
  • T. Funaki
    • 12
  • U. Fuskeland
    • 24
  • K. Ganga
    • 3
  • N. Goeckner-Wald
    • 15
  • J. Grain
    • 20
  • N. W. Halverson
    • 4
    • 9
    • 17
  • T. Hamada
    • 2
    • 19
  • M. Hasegawa
    • 19
    • 49
  • K. Hattori
    • 36
  • M. Hattori
    • 2
  • L. Hayes
    • 48
  • M. Hazumi
    • 19
    • 22
    • 29
    • 49
  • N. Hidehira
    • 12
  • C. A. Hill
    • 15
    • 43
  • G. Hilton
    • 38
  • J. Hubmayr
    • 38
  • K. Ichiki
    • 31
  • T. Iida
    • 29
  • H. Imada
    • 22
  • M. Inoue
    • 39
  • Y. Inoue
    • 19
    • 21
  • K. D. Irwin
    • 13
    • 28
  • H. Ishino
    • 12
  • O. Jeong
    • 15
  • H. Kanai
    • 53
  • D. Kaneko
    • 29
  • N. Katayama
    • 29
  • T. Kawasaki
    • 30
  • S. A. Kernasovskiy
    • 13
  • R. Keskitalo
    • 6
    • 48
  • A. Kibayashi
    • 12
  • Y. Kida
    • 12
  • K. Kimura
    • 39
  • T. Kisner
    • 6
    • 48
  • K. Kohri
    • 19
  • E. Komatsu
    • 33
  • K. Komatsu
    • 12
  • C. L. Kuo
    • 13
    • 28
  • N. A. Kurinsky
    • 13
    • 28
  • A. Kusaka
    • 14
    • 43
  • A. Lazarian
    • 52
  • A. T. Lee
    • 15
    • 43
    • 44
  • D. Li
    • 28
  • E. Linder
    • 43
    • 48
  • B. Maffei
    • 20
  • A. Mangilli
    • 20
  • M. Maki
    • 19
  • T. Matsumura
    • 29
  • S. Matsuura
    • 26
  • D. Meilhan
    • 48
  • S. Mima
    • 45
  • Y. Minami
    • 19
  • K. Mitsuda
    • 22
  • L. Montier
    • 5
  • M. Nagai
    • 34
  • T. Nagasaki
    • 19
  • R. Nagata
    • 19
  • M. Nakajima
    • 39
  • S. Nakamura
    • 53
  • T. Namikawa
    • 13
  • M. Naruse
    • 46
  • H. Nishino
    • 19
  • T. Nitta
    • 51
  • T. Noguchi
    • 34
  • H. Ogawa
    • 39
  • S. Oguri
    • 45
  • N. Okada
    • 23
  • A. Okamoto
    • 23
  • T. Okamura
    • 19
  • C. Otani
    • 45
  • G. Patanchon
    • 3
  • G. Pisano
    • 47
  • G. Rebeiz
    • 16
  • M. Remazeilles
    • 50
  • P. L. Richards
    • 15
  • S. Sakai
    • 22
  • Y. Sakurai
    • 29
  • Y. Sato
    • 23
  • N. Sato
    • 19
  • M. Sawada
    • 1
  • Y. Segawa
    • 19
    • 49
  • Y. Sekimoto
    • 8
    • 22
    • 49
  • U. Seljak
    • 15
  • B. D. Sherwin
    • 7
    • 27
    • 43
  • T. Shimizu
    • 8
  • K. Shinozaki
    • 23
  • R. Stompor
    • 3
  • H. Sugai
    • 29
  • H. Sugita
    • 23
  • A. Suzuki
    • 15
    • 44
  • J. Suzuki
    • 19
  • O. Tajima
    • 19
    • 49
  • S. Takada
    • 35
  • R. Takaku
    • 53
  • S. Takakura
    • 19
    • 40
  • S. Takatori
    • 19
    • 49
  • D. Tanabe
    • 19
    • 49
  • E. Taylor
    • 48
  • K. L. Thompson
    • 13
    • 28
  • B. Thorne
    • 29
    • 41
  • T. Tomaru
    • 19
  • T. Tomida
    • 22
  • N. Tomita
    • 1
  • M. Tristram
    • 32
  • C. Tucker
    • 16
  • P. Turin
    • 48
  • M. Tsujimoto
    • 22
  • S. Uozumi
    • 12
  • S. Utsunomiya
    • 29
  • Y. Uzawa
    • 37
  • F. Vansyngel
    • 20
  • I. K. Wehus
    • 24
  • B. Westbrook
    • 15
  • M. Willer
    • 48
  • N. Whitehorn
    • 15
  • Y. Yamada
    • 12
  • R. Yamamoto
    • 22
  • N. Yamasaki
    • 22
  • T. Yamashita
    • 53
  • M. Yoshida
    • 19
  1. 1.Aoyama Gakuin UniversitySagamiharaJapan
  2. 2.Astronomical Institute, Graduate School of ScienceTohoku UniversitySendaiJapan
  3. 3.AstroParticule et Cosmologie (APC)Univ Paris Diderot, CNRS/IN2P3, CEA/Irfu, Obs de ParisSorbonne Paris CitéFrance
  4. 4.Center for Astrophysics and Space AstronomyUniversity of ColoradoBoulderUSA
  5. 5.CNRS, IRAPToulouse Cedex 4France
  6. 6.Computational Cosmology CenterLawrence Berkeley National LaboratoryBerkeleyUSA
  7. 7.DAMTPUniversity of CambridgeCambridgeUK
  8. 8.Department of AstronomyThe University of TokyoTokyoJapan
  9. 9.Department of Astrophysical and Planetary SciencesUniversity of ColoradoBoulderUSA
  10. 10.Department of Astrophysical SciencesPrinceton UniversityPrincetonUSA
  11. 11.School of PhysicsIndian Institute of Science Education and Research ThiruvananthapuramThiruvananthapuramIndia
  12. 12.Department of PhysicsOkayama UniversityOkayamaJapan
  13. 13.Department of PhysicsStanford UniversityStanfordUSA
  14. 14.Department of PhysicsThe University of TokyoTokyoJapan
  15. 15.Department of PhysicsUniversity of CaliforniaBerkeleyUSA
  16. 16.Department of PhysicsUniversity of CaliforniaSan DiegoUSA
  17. 17.Department of PhysicsUniversity of ColoradoBoulderUSA
  18. 18.CEA, INAC-SBTUniversity of Grenoble AlpesGrenobleFrance
  19. 19.High Energy Accelerator Research Organization (KEK)TsukubaJapan
  20. 20.Institut d’Astrophysique Spatiale (IAS), CNRS, UMR 8617Université Paris-Sud 11OrsayFrance
  21. 21.Institute of PhysicsAcademia SinicaNankangTaiwan
  22. 22.Institute of Space and Astronautical Science (ISAS)Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA)SagamiharaJapan
  23. 23.Research and Development DirectorateJapan Aerospace Exploration Agency (JAXA)TsukubaJapan
  24. 24.Institute of Theoretical AstrophysicsUniversity of OsloOsloNorway
  25. 25.International School for Advanced Studies (SISSA)TriesteItaly
  26. 26.Kansei Gakuin UniversityNishinomiyaJapan
  27. 27.Kavli Institute for Cosmology CambridgeCambridgeUK
  28. 28.Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology (KIPAC)SLAC National Accelerator LaboratoryMenlo ParkUSA
  29. 29.Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU, WPI), UTIASThe University of TokyoKashiwaJapan
  30. 30.Kitazato UniversitySagamiharaJapan
  31. 31.Kobayashi-Maskawa Institute for the Origin of Particle and the UniverseNagoya UniversityNagoyaJapan
  32. 32.Laboratoire de l’Accélérateur Linéaire (LAL), Univ. Paris-Sud, CNRS/IN2P3Université Paris-SaclayOrsayFrance
  33. 33.Max-Planck-Institut for AstrophysicsGarchingGermany
  34. 34.National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ)MitakaJapan
  35. 35.National Institute for Fusion Science (NIFS)TokiJapan
  36. 36.National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)TsukubaJapan
  37. 37.National Institute of Information and Communications Technology (NICT)KobeJapan
  38. 38.National Institute of Standards and Technology (NIST)BoulderUSA
  39. 39.Osaka Prefecture UniversitySakaiJapan
  40. 40.Osaka UniversityToyonakaJapan
  41. 41.Oxford AstrophysicsOxfordUK
  42. 42.Physics DepartmentMcGill UniversityMontrealCanada
  43. 43.Physics DivisionLawrence Berkeley National LaboratoryBerkeleyUSA
  44. 44.Radio Astronomy LaboratoryUniversity of CaliforniaBerkeleyUSA
  45. 45.RIKENWakoJapan
  46. 46.Saitama UniversitySaitamaJapan
  47. 47.School of Physics and AstronomyCardiff UniversityCardiffUK
  48. 48.Space Sciences LaboratoryUniversity of CaliforniaBerkeleyUSA
  49. 49.The Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI)KanagawaJapan
  50. 50.The University of ManchesterManchesterUK
  51. 51.Division of Physics, Faculty of Pure and Applied SciencesUniversity of TsukubaIbarakiJapan
  52. 52.University of Wisconsin-MadisonMadisonUSA
  53. 53.Yokohama National UniversityYokohamaJapan

Personalised recommendations