2023 Astrophotonics Roadmap: pathways to realizing multi-functional integrated astrophotonic instruments - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue JPhys Photon. Année : 2023

2023 Astrophotonics Roadmap: pathways to realizing multi-functional integrated astrophotonic instruments

Nemanja Jovanovic
  • Fonction : Auteur
Pradip Gatkine
  • Fonction : Auteur
Narsireddy Anugu
  • Fonction : Auteur
Rodrigo Amezcua-Correa
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Ritoban Basu Thakur
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Charles Beichman
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Chad Bender
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Azzurra Bigioli
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Joss Bland-Hawthorn
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Guillaume Bourdarot
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Charles M Bradford
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Ronald Broeke
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Julia Bryant
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Kevin Bundy
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Ross Cheriton
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Momen Diab
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Scott A Diddams
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Aline N Dinkelaker
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Jeroen Duis
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Stephen Eikenberry
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Simon Ellis
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Akira Endo
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Donald F Figer
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Michael Fitzgerald
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Itandehui Gris-Sanchez
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Simon Gross
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Ludovic Grossard
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Olivier Guyon
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Sebastiaan Y Haffert
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Samuel Halverson
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Robert J Harris
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Jinping He
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Tobias Herr
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Philipp Hottinger
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Michael Ireland
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Rebecca Jenson-Clem
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Jeffrey Jewell
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Stefan Kraus
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Lucas Labadie
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Romain Laugier
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Katarzyna Ławniczuk
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Jonathan Lin
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Stephanie Leifer
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Sergio Leon-Saval
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Marc-Antoine Martinod
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Benjamin A Mazin
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Stefano Minardi
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John D Monnier
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Reinan Moreira
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Abani Shankar Nayak
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Barnaby Norris
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Ewelina Obrzud
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François Reynaud
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Steph Sallum
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David Schiminovich
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Christian Schwab
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Eugene Serbayn
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Sherif Soliman
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Andreas Stoll
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Liang Tang
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Peter Tuthill
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Alexander B Walter
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Edward J Wollack
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Yinzi Xin
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Zongyin Yang
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Stephanos Yerolatsitis
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Yang Zhang
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Chang-Ling Zou
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Résumé

Photonics offer numerous functionalities that can be used to realize astrophotonic instruments. The most spectacular example to date is the ESO Gravity instrument at the Very Large Telescope in Chile. Integrated astrophotonic devices stand to offer critical advantages for instrument development, including extreme miniaturization, as well as integration, superior thermal and mechanical stabilization owing to the small footprint, and high replicability offering cost savings. Numerous astrophotonic technologies have been developed to address shortcomings of conventional instruments to date, including for example the development of photonic lanterns, complex aperiodic fiber Bragg gratings, complex beam combiners to enable long baseline interferometry, and laser frequency combs for high precision spectral calibration of spectrometers. Despite these successes, the facility implementation of photonic solutions in astronomical instrumentation is currently limited because of (1) low throughputs from coupling to fibers, coupling fibers to chips, propagation and bend losses, device losses, etc, (2) difficulties with scaling to large channel count devices needed for large bandwidths and high resolutions, and (3) efficient integration of photonics with detectors, to name a few. In this roadmap, we identify 24 areas that need further development. We outline the challenges and advances needed across those areas covering design tools, simulation capabilities, fabrication processes, the need for entirely new components, integration and hybridization and the characterization of devices. To realize these advances the astrophotonics community will have to work cooperatively with industrial partners who have more advanced manufacturing capabilities. With the advances described herein, multi-functional instruments will be realized leading to novel observing capabilities for both ground and space platforms.
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hal-04268523 , version 1 (03-11-2023)

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Paternité

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Citer

Nemanja Jovanovic, Pradip Gatkine, Narsireddy Anugu, Rodrigo Amezcua-Correa, Ritoban Basu Thakur, et al.. 2023 Astrophotonics Roadmap: pathways to realizing multi-functional integrated astrophotonic instruments. JPhys Photon., 2023, 5 (4), pp.042501. ⟨10.1088/2515-7647/ace869⟩. ⟨hal-04268523⟩
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