Leaky Lens Antenna geoptimaliseerd voor ver-infrarooddetectie op meerdere frequenties

Planetenstelsels en verre sterrenstelsels zenden ver-infraroodlicht uit, met een golflengte tussen die van radio en zichtbaar licht. Ver-infrarooddetectoren hebben een kortere ontwikkelingsgeschiedenis en hun technologie is gebaseerd op het notoir moeilijk te hanteren principe van supergeleiding en kleine antennes van microscopisch kleine omvang. SRON-wetenschappers werken aan een ver-infraroodtechnologie genaamd Kinetic Inductance Detectors (Kids). Ze hebben nu een belangrijke hindernis overwonnen in het ontwikkelingsproces.

Ook planten zijn dol op verrood licht

Lees hier: Waarom planten verrood licht gebruiken

Kids detecteren ver-infraroodfotonen door de kinetische inductie in een supergeleidend materiaal te monitoren. Je kunt kinetische inductie zien als de traagheid van elektronen. Die neemt toe naarmate het materiaal een deel van zijn supergeleiding verliest, of met andere woorden, wanneer de elektronen minder Cooperparen vormen. En dat is precies wat er gebeurt als ver-infraroodfotonen vanuit de ruimte het materiaal raken. Dus wanneer een Kid een toename in kinetische inductie meet, detecteert het de facto inkomende fotonen.

Jochem Baselmans en zijn team, waaronder eerste auteur Sebastian Hähnle, hebben het leaky lens concept nu geoptimaliseerd voor Kid-technologie. Leaky lens antennes maken stralingsdetectie mogelijk in een brede frequentieband. Er zit een dun laagje lucht tussen de lens en de antenne, zodat de brekingswet van Snellius de lichtstralen opdraagt om een scherpe bocht te maken nadat ze door de lens zijn gegaan. Daardoor komen ze op de antenne terecht. Zonder de luchtlaag zouden lichtstralen uit een groot deel van het spectrum de antenne missen omdat de lens ze niet genoeg ombuigt. De onderzoekers hebben het leaky lens concept geoptimaliseerd door de ideale breedte van de luchtlaag te bepalen en de optimale vorm van de antenne en de lens te kiezen.