NASA戈达德中心先进远红外MKID阵列:双极化吸收与高频复用
NASA戈达德太空飞行中心开发了一种吸收耦合远红外微波动电感探测器(FIR MKID)阵列,采用十字吸收体图案。它使入射功率对水平和垂直极化均等吸收。该阵列使探测器输出可在常规MKID设计两倍以上频率下进行频率复用。此外,技术使功率在探测器区域更均匀分布,提高探测器灵敏度。探测器读出工作频率也高于现有设计,从而增加探测器阵列通道容量。
结构设计
FIR MKID由两大组件组成:(1)远红外吸收的金属图案,(2)射频读出的微波传输线谐振器。膜上的十字金属图案为水平和垂直极化信号提供相同功率吸收。金属图案置于膜顶底两面,形成平行板耦合传输线,在读出频率下充当半波谐振器。膜区平行板传输线在探测器边缘连接低阻抗微带线,形成阶跃阻抗。膜上平行板传输线呈蛇形十字分为四段。
工作原理
在红外频率下,探测器超导金属图案充当吸收体。设计使其有效面积与自由空间特征阻抗匹配,在工作频率中心实现最小回波损耗,最大化金属图案功率吸收,导致金属温度升高。这使探测器能同时检测水平和垂直极化的极低功率远红外频率信号。
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传感器