Antenne papillon à double angle d'évasement, Fond diffus cosmologique, Détecteurs à inductance cinétique micro-onde, Détecteurs multichromatiques, Antenne couplée par lentille

L'étude des anisotropies de polarisation du Fond diffus cosmologique (CMB) apparaît aujourd'hui comme une voie essentielle pour approfondir notre compréhension de l'évolution de l'Univers. La détection de la polarisation de mode B à grande échelle angulaire, générée par les ondes gravitationnelles primordiales de l'époque inflationnaire peu après le Big Bang, demeure un défi majeur en astronomie millimétrique en raison de son signal extrêmement faible et sujet à divers effets systématiques. Étant donné que les capteurs cryogéniques actuels sont déjà limités par le bruit photonique du fond de puissance, il existe un besoin croissant de télescopes CMB de nouvelle génération dotés d'un nombre substantiel de détecteurs sur le plan focal pour augmenter la sensibilité. Les détecteurs multichromatiques offrent une voie viable pour réaliser de tels réseaux de grand format, car ils peuvent utiliser efficacement la surface du plan focal et permettre des observations du ciel sur plusieurs bandes de fréquences, ce qui est essentiel pour la réduction des avant-plans en polarimétrie de mode B. Les détecteurs à inductance cinétique micro-onde (MKIDs) couplés par antenne présentent une architecture favorable pour la conception de pixels multichromatiques. Grâce aux avantages intégrés de multiplexage par rapport aux bolomètres traditionnels, les MKIDs équipés d'une antenne intégrée à la lentille peuvent fournir une large bande passante avec des faisceaux sensibles à la polarisation qui se couplent efficacement à l'optique du récepteur. De plus, leur structure planaire permet l'intégration de filtres passe-bande sur puce, aboutissant à un design compact. Cette thèse présente le développement de pixels multichromatiques à antenne couplée par lentille basés sur la technologie MKID, avec une investigation approfondie des méthodologies de conception et de simulation. Le pixel proposé comporte une antenne à fente large bande améliorée en tant que récepteur - l'antenne papillon à double angle d'évasement (DFA), qui offre une efficacité d'ouverture adéquate sur une plage de plus d'une octave allant de 100 à 300 GHz. L'antenne vise à fournir des bandes passantes dépassant 20 % pour deux sous-bandes atmosphériquement transparentes ciblées à 150 GHz et 220 GHz, tout en maintenant une sensibilité efficace à la polarisation linéaire et un niveau de diaphonie de polarisation inférieur à -16 dB, obtenu par un placement au second foyer d'une lentille elliptique. Le signal capturé est ensuite acheminé à travers un filtre passe-bas en micro-ruban supraconducteur pour éliminer les fréquences excédentaires avant d'entrer dans le diplexeur où les deux bandes sont séparées. Ces bandes sont couplées séparément aux sections inductives des MKIDs dédiés, modifiant efficacement la fréquence résonante et le facteur de qualité des résonateurs correspondants.