Optical modelling and experimental verification of few-mode spectrometers in the far-infrared
| Promotie: | B.N.R. Lap |
| Wanneer: | 23 september 2025 |
| Aanvang: | 16:15 |
| Promotors: | S.C. (Scott) Trager, Prof, prof. dr. S. Withington, prof. dr. D.A. Naylor |
| Copromotor: | dr. ir. W. Jellema, PhD |
| Waar: | Academiegebouw RUG / Studenten Informatie & Administratie |
| Faculteit: | Science and Engineering |
Een verbeterslag voor ver-infraroodspectrometers
De volgende generatie ver-infrarood (FIR) spectroscopische missies zullen gebruik maken van geavanceerde directe detectortechnologieën om ongekende niveaus van gevoeligheid te bereiken. Het ontwerp van detectoren met dergelijke gevoeligheden leidt ertoe dat het licht op verschillende onafhankelijke manieren in kan koppelen en het bundelpatroon "few-mode" wordt.
Het nadeel van zeer gevoelige few-mode spectroscopen is dat ze problematische few-mode artefacten vertonen, welke voor de vlucht moeten worden aangepakt. Hoewel klassieke optische modelleringen inzicht bieden, houden ze geen rekening met few-mode gedrag. Bovendien is het de onderzoekers niet bekend of beschikbare experimentele techieken voor het karakteriseren van partieel coherente optische systemen ooit zijn toegepast om de modale eigenschappen van FIR-spectrometers te bepalen.
In zijn proefschrift adresseert Bram Lap deze problemen. Lap presenteert het Huygens-Fresnel Modal Framework (HFMF) voor het modelleren van few-mode optica en gebruikt het HFMF voor het modelleren van twee karakteristieke voorbeelden van FIR spectrometers die representatief zijn voor toekomstige FIR-missies en illustratief zijn voor hun few-mode gedrag. De simulaties tonen aan dat het HFMF nauwkeurig het gedeeltelijk coherente gedrag beschrijft in few-mode FIR-spectrometers, inclusief thermisch strooilicht en het few-mode gedrag waargenomen in de Herschel-SPIRE-spectrometer.
Vervolgens beschrijft Lap de ontwikkeling van een THz-VNA voor de optische mode karakterisering van FIR optische systemen, met een hoog dynamisch bereik, goed gedragende Gaussische bundels en goede optische koppeling over de gespecificeerde bandbreedte. Lap gebruikt de THz-VNA om de modale eigenschappen te meten van een representatieve few-mode FIR diffractierooster-spectrometer en om het HFMF experimenteel te verifiëren: de gemeten en gesimuleerde modale eigenschappen tonen goede overeenstemming.
Bram Lap voerde zijn onderzoek uit aan het Kapteyn Institute for Astronomy, met financiering van SRON, University of Cambridge en de University of Lethbridge. Hij vervolgt zijn loopbaan als Operationeel Meteoroloog voor de Kleine Luchtvaart bij het KNMI.