RWTH Space Day: RETINAH

  Bei AMO hergestellter 6“ Wafer mit RETINA PICs. Urheberrecht: © AMO GmbH

Um die Lebensdauer und Leistungsfähigkeit von Satelliten zu erhöhen und gleichzeitig deren Kosten zu senken, sind wesentliche Fortschritte in den Integrationstechnologien sowie der Miniaturisierung notwendig. Bei der nächsten Generation von Erdbeobachtungssatelliten sind Radarantennen mit sogenannter synthetischer Apertur (SAR) einer der wichtigsten Entwicklungsbereiche, in dem die Leistungsfähigkeit bildgebender Radarsysteme wesentlich gesteigert werden kann bei gleichzeitiger Miniaturisierung zur Reduzierung von Masse und Volumen. Ein SAR kann einen gerichteten Radarstrahl erzeugen elektronisch oder optisch lenken, ohne die Antennen mechanisch zu bewegen. Im Vergleich zu herkömmlichen Radarsystemen mit starren Antennen lassen sich mit einem SAR wesentlich höher aufgelöste Bilder erzeugen und größere Bereiche der Erdoberfläche schneller abtasten.

Das internationale Forschungsprojekt RETINA untersuchte unter Beteiligung von RWTH-Professor Max Lemme, Lehrstuhl für Elektrische Bauelemente, und der AMO GmbH, einem An-Institut der RWTH, den Einsatz von photonischen integrierten Schaltkreisen (PICs) im sogenannten Strahlformer-Netzwerk als Schlüsseltechnologie für zukünftige SAR-Instrumente. Der Strahlformer ist das zentrale Bauteil eines SAR, welches dafür sorgt, dass die Abstrahlung verschiedener Antennen so kombiniert wird, dass sich ein Strahl in die gewünschte Richtung ergibt.

Die Nanophotonik ermöglicht die Integration von Komponenten auf der Fläche eines Fingernagels, welche sonst größenordnungsmäßig den Platz eines Schuhkartons beanspruchen würden. Da das PIC keinerlei bewegliche Komponenten hat, ist es extrem robust gegenüber externen Störfaktoren wie einer Dejustage der Optik beim Raketenstart. RETINA hat die Erforschung eines solchen integrierten SAR-Systems durchgeführt und wesentliche Funktionen im Labor demonstriert. Professor Lemme und sein Team haben dabei die Herstellung des zentralen PICs übernommen, basierend auf der Silizium-Nitrid-Nanophotonik-Plattform der AMO.

Der demonstrierte, sehr innovative SAR-Ansatz auf der Grundlage nanophotonischer Technologien erhöht die Wettbewerbsfähigkeit der EU bei entsprechenden fortschrittlichen SAR-Missionen, indem Größe, Masse, Stromverbrauch und Operationsbandbreite der Systeme verbessert wurden.