Phased-array antennes voor infrarood

Teake Zuidema

Jie Sun en Michael Watts van de photonic microsystems groep van MIT hebben een zogenaamde fixed phased array van 4096 (64 x 64) micro-antennes gebouwd, waarmee de fasen van een infraroodsignaal zijn te manipuleren.

Iedere antenne is drie micrometer lang en bestaat uit een golfgeleider en vijf ribbels van silicium. De vierkante chip is een halve millimeter lang en breed.

In 1905 demonstreerde Nobelprijswinnaar Karl Ferdinand Braun als eerste een phased array, een verzameling antennes waarbij iedere antenne een radiosignaal met dezelfde golflengte maar met een iets andere fase uitzendt. Met de juiste combinatie van faseverschillen en de interferentie die daarbij ontstaat is het mogelijk de transmissie in de meeste richtingen uit te doven en alle energie in een gewenste richting te bundelen. Phased arrays zijn onontbeerlijk bij radio- en televisie-uitzendingen, radar, weersatellieten en radiotelescopen.

Wetenschappers zochten al jarenlang naar de mogelijkheid optische signalen net als andere elektromagnetische golven te controleren met een phased array. Omdat de golflengten van het licht zo veel kleiner zijn dan van radiogolven is het echter moeilijk antennes te maken die klein genoeg zijn. Jie Sun en zijn collega’s zijn hier nu in geslaagd dankzij CMOS-fabricage van de optische antennes, een standaard productietechnologie voor micro-elektronica.

De onderzoekers van MIT gaven alle 4.096 zendantennes in hun phased array een vaste fase waardoor de chip altijd en louter het logo van MIT projecteert. Het team ontwikkelde echter ook een kleinere active phased array met 64 nano-antennes, waarbij de fase van de antennes is te variëren met een elektrische stroompje. Zo’n actieve optische phased array kan de basis zijn voor holografische projectoren en televisies, nieuwe radarsystemen en medische scanners.

Jie Sun en Michael Watts willen nog grotere actieve phased arrays maken. ‘Het is nu mogelijk dat we binnen afzienbare tijd met deze techniek een 3d holografische display kunnen maken’, zegt Watts. Ze willen ook de mogelijkheid onderzoeken om over te stappen van de infraroodband naar het zichtbare licht dat nog kortere golflengten heeft. De antennes die hiervoor nodig zijn, worden zo klein dat ze niet meer van silicium gemaakt kunnen worden.

Lees ook

Nieuws brief
* indicates required