2023 Astrophotonics Roadmap: pathways to realizing multi-functional integrated astrophotonic instruments
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Photonic technologies 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 that combines the light-gathering power of four 8 m telescopes through a complex photonic interferometer. Fully integrated astrophotonic devices stand to offer critical advantages for instrument development, including extreme miniaturization when operating at the diffraction-limit, as well as integration, superior thermal and mechanical stabilization owing to the small footprint, and high replicability offering significant cost savings. Numerous astrophotonic technologies have been developed to address shortcomings of conventional instruments to date, including for example the development of photonic lanterns to convert from multimode inputs to single mode outputs, complex aperiodic fiber Bragg gratings to filter OH emission from the atmosphere, complex beam combiners to enable long baseline interferometry with for example, ESO Gravity, 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 key 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 integrated instruments will be realized leading to novel observing capabilities for both ground and space based platforms, enabling new scientific studies and discoveries.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,007 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,004 | 0,006 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,005 |
| Intégrité de la recherche | 0,005 | 0,003 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,053 | 0,019 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».