Développements de composants millimétriques pour la caractérisation de la polarisation du fond diffus cosmologique

• Auteur / Autrice : Guillaume Bordier
• Direction : Michel Piat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astronomie et astrophysique
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polarisation (lumière)

Rayonnements

Matrices bolométriques

Interférométrie

Fond diffus cosmologique

Cosmologie

Résumé

The Cosmic Microwave Background (CMB), the first light emitted by the Universe is a radiation observed today in the millimeter wave range. One of the major challenges of modern cosmology is the detection of the B-mode polarization anisotropies in the CMB. Their precise characterisation constitutes a major step towards to constrain models of inflation, a very fast phase of expansion during the first moments of the Universe. This very weak signal requires a new generation of instruments combining a high sensitivity and a very good control of systematics. This manuscript describes the developments of millimeter wave range components made during my thesis. For the project QUBIC, a telescope based on the bolometric interferometry, I contributed to the study of large horn array made with a fabrication technique called \textit{platelets}. I'm also involved in the development of an original solution for waveguide switches working in a cryogenic environment at 4K, essential components for the calibration of the instrument. With the project BSD funded by CNES, I contributed to the characterization of a diplexer of polarization and to the development of a switch and a phase shifter using the superconducting planar technology. These components are very interesting to develop an integrated detection architecture for the next generation of instruments dedicated to the characterization of CMB B-modes.

Le fond diffus cosmologique (CMB), première lumière émise par l'Univers est un rayonnement observable aujourd'hui dans le domaine de longueur d'onde millimétrique. L'un des défis de la cosmologie observationnelle est la détection des modes B de polarisation du CMB. Leur caractérisation précise constitue une étape majeure pour contraindre les modèles d'inflation, phase d'expansion très rapide durant les premiers instants de l'Univers. Ce signal très faible nécessite une nouvelle génération d'instruments combinant une très grande sensibilité et un très bon contrôle des bruits instrumentaux. Ce manuscrit décrit les développements de composants millimétriques réalisés durant ma thèse. Pour le projet QUBIC, télescope basé sur le concept de l'interférométrie bolométrique, j'ai contribué à l'étude de grandes matrices de cornets réalisées à partir d'une technique d'assemblage appelée platelets. J'ai également participé au développement d'une solution originale pour des commutateurs en guide d'onde, éléments essentiels pour l'étalonnage de l'instrument et fonctionnant dans un environnement cryogénique à 4K. Dans le cadre du projet BSD financé par le CNES, j'ai contribué la caractérisation d'un diplexeur de polarisation et au développement d'un commutateur et d'un déphaseur utilisant la technologie planaire supraconductrice. Ces composants sont très intéressants pour le développement d'une architecture de détection intégrée au plan focal pour les futurs instruments dédiés à la caractérisation des modes B.