NAIR - Innovative astronomische Instrumentierung mittels photonischer Reformatierer

• Antragsteller: Professor Dr. Lucas Labadie; Kalaga Madhav, Ph.D., seit 4/2019; Professor Dr. Andreas Quirrenbach
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 326946494

Photonische Reformatierung ist eine Technik, die photonische Komponenten einsetzt, um die Leistungsfähigkeit astronomischer Instrumente durch räumliche Umordnung - oder Reformatierung - des mit einem Teleskop gesammelten Sternenlichts zu verbessern. Diese Reformatierung macht neue Instrumentenkonzepte möglich. Sie ist unabdingbar für hochpräzise Messungen (zum Beispiel für die Suche nach erdähnlichen Planeten um andere Sterne) und um die Größe und die Kosten von Instrumenten für die neue Generation extrem großer Teleskope in einem vertretbaren Rahmen zu halten. Die Kompaktheit, Robustheit und Flexibilität photonischer Komponenten bieten vielerlei Vorteile gegenüber klassischen optischen Lösungen, aber sie müssen noch optimiert und ihre physischen Eigenschaften noch besser verstanden werden. Das wesentliche Ziel des NAIR-Projektes besteht darin, die aufkommende Technologie der photonischen Reformatierung zu einem Standard in der astronomischen Instrumentierung zu machen. Das Arbeitsprogramm wird sich auf zwei hauptsächliche Themen konzentrieren: inkohärente Reformatierer für spektroskopische Anwendungen und kohärente Reformatierer für interferometrische Anwendungen. In beiden Fällen werden wir mit der Entwicklung innovativer Instrumentenkonzepte und der Modellierung von Schlüsselkomponenten beginnen. Dies wird es uns ermöglichen, Spezifikationen herzuleiten, die wir an Partner weitergeben können, die dann eigens an unsere Vorgaben angepaßte Reformatierer herstellen. Wir werden mit ihnen zusammenarbeiten, um die Herstellungsmethoden zu optimieren, und wir werden die Komponenten gründlich testen und charakterisieren. Zunächst wird dies in unseren Labors geschehen, aber in einem zweiten Schritt werden wir das 72cm Waltz-Teleskop der Landessternwarte benutzen, das realistischere Bedingungen bietet. Anschließend werden wir unsere Reformatierer-Prototypen an die CANARY-Testeinrichtung am 4.2m William Herschel-Teleskop und wahrscheinlich an den CARMENES-Spektrographen am 3.5m Teleskop auf dem Calar Alto bringen. Dort werden wir eine Umgebung vorfinden, die repräsentativ für Großteleskope ist; umgekehrt können diese Teleskope von den Verbesserungen der Präzision profitieren, die photonische Systeme versprechen. Schließlich werden wir "wissenschaftsfähige" Instrumenten-Prototypen entwerfen, die sich einer zweiten dreijährigen Projektphase realisieren ließen. Wir beabsichtigen, dieses F&E-Programm mit einem jährlichen zweitägigen "Deutschen Astrophotonik-Forum" zu begleiten. Es soll die Zusammenarbeit zwischen den in der Photonik und im astronomischen Instrumentenbau beheimateten Communities fördern und junge Wissenschaftler über Chancen auf diesem Gebiet informieren. Das NAIR-Projekt ist somit eine koordinierte Aktivität zur systematischen Evaluation photonischer Reformatierungs-Techniken für Anwendungen in der Astronomie und zur Entwicklung von Instrumentenkonzepten basierend auf diesen Technologien.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Robert Harris, Ph.D.; Raymond Haynes
• Ehemalige Antragsteller: Stefano Minardi, Ph.D., bis 3/2018; Dr. Ettore Pedretti, von 3/2018 bis 4/2019