Wetenschappers hebben een nieuwe methode ontwikkeld om feedhorn-arrays van silicium te produceren met behulp van laser-micromachining. Deze techniek maakt de grootschalige productie van componenten voor submillimeter- en millimetergolf-waarnemingen mogelijk, wat de kosten en arbeidstijd kan verminderen.
Een internationaal team van onderzoekers, waaronder experts van het National Institute of Standards and Technology (NIST) en de University of Colorado, heeft de eerste succesvolle fabricage en karakterisering van silicium-platelet feedhorn-arrays via laser-micromachining gepresenteerd. De resultaten van dit onderzoek werden op 12 augustus 2026 gepubliceerd via de preprint-server arxiv.org.
Technologische innovatie en toepassingen
De nieuwe productiemethode is ontworpen om de efficiëntie van brandpuntsvlakken (focal planes) in astronomische instrumenten te verhogen. In eerste instantie is de technologie gedemonstreerd voor de millimetergolfband, specifiek tussen 80 GHz en 170 GHz. Volgens de publicatie op beslaat dit bereik de 90/150 GHz-banden die kenmerkend zijn voor experimenten naar de kosmische achtergrondstraling (CMB).
Na deze initiële demonstratie hebben de onderzoekers de technologie uitgebreid naar grootschalige productie op wafers van 150 mm. Hierbij is aangetoond dat de methode ook effectief is bij submillimeter-golflengten. Een specifiek array is geoptimaliseerd voor een band gecentreerd rond 350 GHz, variërend van 330 GHz tot 370 GHz.
Implementatie in Prime-Cam
De praktische waarde van deze innovatie wordt momenteel getoetst in actuele projecten. De 350 GHz-feedhorn-array wordt ingezet als een van de elementen van het brandpuntsvlak voor de CCAT 350 GHz-module van Prime-Cam. Deze ontwikkeling wordt ondersteund door publicaties en data van het nist.gov.
In het onderzoek is de optische prestatie van de laser-geproduceerde horns direct vergeleken met computersimulaties. Daarnaast is er een vergelijking gemaakt met feedhorns van een identiek ontwerp die zijn vervaardigd met de traditionele methode van deep reactive-ion etching (DRIE).
Toekomstige ontwikkelingen en kostenreductie
De auteurs van het onderzoek, waaronder Jason E. Austermann en collega's van onder andere het Fermi National Accelerator Laboratory en General Atomics, bespreken in hun rapport de mogelijkheden voor verdere uitbreiding van deze technologie. Een belangrijk aandachtspunt voor de toekomst is de controle over de zijwanden van de structuren.
Daarnaast wordt er gekeken naar het gebruik van dikkere wafers. Door dikkere materialen te gebruiken, zijn er minder individuele wafers nodig om de gewenste structuur te bouwen. Volgens de details in de zou dit kunnen leiden tot een significante vermindering van zowel de productiekosten als de benodigde arbeidstijd.
Academische context
Het onderzoek is gepresenteerd in het kader van de SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation 2026 conferentie in Kopenhagen. De volledige technische details, inclusief het ontwerp- en fabricageproces en de bijbehorende metingen, zijn opgenomen in een document van 11 pagina's met zeven figuren, zoals vermeld op . Hoewel andere platforms zoals researchgate.net en de SPIE Digital Library vaak dergelijke wetenschappelijke data hosten, blijft de primaire bron voor deze specifieke aankondiging de arXiv-database.