Transmission cryogénique de signaux SiPM par fibre optique – SOFIC

Le Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) est une expérience d'oscillation de neutrinos de nouvelle génération actuellement en construction. L'objectif du projet proposé est de développer une électronique de lecture cryogénique dédiée pour les détecteurs à photomultiplicateur de silicium (SiPM) de l'un de ses détecteurs lointains (DL), le DL3, prévu pour une future phase de construction. Cette électronique doit fonctionner à l'intérieur d'un immense cryostat rempli avec 17 kilotonnes d'argon liquide (LAr), placé sur une surface à très haute tension, pendant toute la durée de l'expérience. Elle doit aussi être capable de transmettre à la fois les petits signaux des photo-électrons uniques et les plus grands signaux résultant des muons traversant le LAr. Nous avons déjà résolu un enjeu similaire pour DL2 avec la conception de la technologie "signal sur fibre" (SoF), un transmetteur optique analogique cryogénique à faible bruit et à large bande passante basée sur des composants commerciaux disponibles sur le marché (COTS). Mais dans le DL3, l'objectif est d'installer un nombre beaucoup plus important de détecteurs afin d'augmenter la couverture et l'efficacité de la détection. Le grand nombre de canaux et l'emplacement des détecteurs nécessiteront une électronique de lecture plus compacte. Sur la base de mon expertise dans le développement du SoF, je propose de l'implémenter dans un circuit intégré pour créer SOFIC. SOFIC aura le potentiel de répondre aux exigences énumérées ci-dessus, tout en apportant de nombreux avantages: performance à froid optimisée, bruit réduit, réduction des matériaux et du budget énergétique, parmi d'autres. SOFIC bénéficiera des connaissances acquises pendant le développement du SoF, du temps suffisant avant la construction du détecteur, et notamment d'une expérience de 10 ans dans le développement d'ASIC cryogéniques au laboratoire APC.