Conveners
Parallel 2 - session 6 (electronics)
- 常青 封 (中国科学技术大学)
\textbf{摘要：}基于直流超导量子干涉器件（DC-SQUID）的时分复用（TDM）是用于宇宙微波背景（CMB）实验中大型转变边缘传感器（TES）阵列的一项关键读出技术。AliCPT-40G望远镜计划部署一个工作在40 GHz的大规模TES阵列，这要求TDM读出电子学系统具备低噪声、紧凑且高带宽的特性。在TDM系统中，除TES固有噪声外，室温电子学是主要的噪声贡献者，其性能直接影响探测器的能量分辨率。本文设计并实现了一种适用于TDM-SQUID架构的低噪声室温读出电子学系统。该系统集成了TES和SQUID偏置源、磁通锁定环（FLL）读出、数字复用控制以及高速数据采集模块。基于低温下运行的两级TDM SQUID的实测参数，推导了室温电子学在噪声、带宽及压摆率等方面的设计约束条件。测试表明，偏置源实现了极低的等效电流噪声密度：TES偏置低于 0.1...
为满足阿里原初引力波探测实验（Ali CMB Polarization Telescope，AliCPT）中超导转变边缘传感器阵列（Transition Edge Sensor，TES）在高通道数、宽带宽、高速读出以及长期稳定运行条件下的电子学读出需求，本文设计并实现了一套微波超导量子干涉器件复用器（Microwave SQUID Multiplexer，μMUX）读出电子学系统。该系统由控制板、中频板（Radio Frequency board，RF board）以及 ZCU111 开发板组成，可覆盖 0 至 4.096 GHz 的连续读出带宽，实现对 μMUX 谐振器阵列的激励、上/下变频、数字化采集以及实时信号处理。系统通过中频板完成射频信号的上/下变频和幅度调节；ZCU111...
超导量子干涉器件（SQUID）是灵敏度极高的磁通传感器，广泛应用于生物磁成像、地球物理探测等领域。SQUID需在低温下工作，但其控制与信号读取必须通过室温电子学系统完成。室温读出电子学的噪声、带宽和稳定性直接决定了SQUID系统的整体性能，是器件走向实际应用的关键环节。
模拟放大负反馈电路（AFB）是常用的单通道的单级或两级DC-SQUID线性读出电路。AFB结构上包括用于DC-SQUID的偏置源电路和磁通锁定电路（FLL）。偏置电路原理设计上采用电压源串接大电阻的传统方式来灵活调节输出动态范围。FLL电路采用两级运算放大器的设计结构以此拓宽增益带宽积：第一级前置放大器与SQUID...
空间X射线探测是研究高能天体物理的核心手段。基于超导转变边沿传感器（TES）的微量能器阵列具备eV量级的高能量分辨率，能实现X射线源谱线的精细测量。然而，空间应用中制冷功率极其有限，亟需发展频分复用技术以降低引线热负载。面向未来银河/宇宙热重子探寻计划的需求，发展自主可控的TES频分复用与SQUID低噪声读出电子学具有重要意义。
本报告介绍一套面向TES阵列FDM读出电子学系统的设计与实现，包括TES交流偏置、SQUID低噪声放大、信号采集和基带反馈算法等核心模块的设计方案。并展示读出电子学系统与TES器件的联调测试结果。实验表明：在3700倍增益条件下，低噪声放大器的电压噪声低至0.58 nV/√Hz，电流噪声低至3.1 pA/√Hz；在1 MHz-5...
