Niek Doelman

Onderzoeksgebied

Het beheersen van optische-golfvelden – in mijn onderzoek ligt de focus op innovatieve technologieën voor het modelleren, beheersen, detecteren en corrigeren van optische-golfvelden in free-space. Ik heb als doel om de beeldvormingsresolutie van optische telescopen (op aarde en in de ruimte) te verbeteren, en zo de datafrequentie van optische communicatielinks in free-space te verhogen, het contrast in de rechtstreekse beeldvorming en karakterisering van exoplaneten te versterken, de verzendingssnelheid van een geheime sleutel in QKD over optische kanalen in free-space te verhogen en de grondresolutie van aardobservatiesatellieten te verbeteren.

Specifieke onderwerpen:

• Actieve en adaptieve aanpassing van golfvelden,
• Adaptive optics,
• High-performance MIMO-regeling,
• Niet-stationaire verstoringen,
• Adaptieve regeling,
• Vervormbare spiegels,
• Golffrontsensoren,
• Modellering van optische turbulentie,
• Scintillatie en vervaging in optische kanalen in free-space,
• Golfpropagatie door turbulente media.

Dit onderzoek sluit goed aan op de TNO-roadmaps voor:

• Industrie/ruimtevaart: lasersatellietcommunicatie, ruimtewetenschap, astronomie en aardobservatie en industrie/halfgeleiderapparatuur
• Defensie en veiligheid: informatie- en sensorsystemen
• ICT: digitale infrastructuur en quantum-safe technologieën

Recente resultaten

• Strategie voor adaptieve correctie van golfvelden om fase- en amplitudefouten in optische bundels voor free-space gegevenscommunicatie te verminderen.
• Anisoplanatische effecten bij Adaptive optics-systemen; gedetailleerde analyse van temporele, ruimtelijke en angulaire bronnen en geoptimaliseerde methoden om de AO-prestaties te verbeteren bij anisoplanatisme.
• Direct-contrastbeheersing door adaptive optics bij beeldvormingssystemen voor exoplaneten.
• Robuuste en adaptieve regeling voor adaptive optics bij niet-stationaire turbulentie en in de tijd variërende observatie-omstandigheden.
• NWO-programma ‘Optical Wireless Superhighways’ toegekend (is in december 2021 van start gegaan), 2 onderzoeksposities aan Universiteit Leiden over de adaptieve correctie van golfvelden voor vervagende FSO-kanalen.

Begeleiding van promovendi

• Maaike van Kooten; financiering: ELT-Metis, stuurcomité NOVA Instruments, Sterrewacht Leiden en TNO.
• Vikram Radhakrishnan; financiering: Sterrewacht Leiden en TNO.
• Minttu Seppälä; financiering NWO.

Recente publicaties

• Niek Doelman, “The minimum of the time-delay wavefront error in Adaptive Optics”, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 491, Issue 4, februari 2020, pag. 4719–4723.
• Maaike van Kooten, Niek Doelman and Matthew Kenworthy, “Impact of time-variant turbulence behavior on prediction for adaptive optics systems”, Journal of the Optical Society of America A 36 (5), 731-740, 2019.
• Niek Doelman and James Osborn, “Modelling and prediction of non-stationary optical turbulence behaviour”, Proc. SPIE 9909, Adaptive Optics Systems V, 99091M (2016).
• Wimar Klop, Rudolf Saathof, Niek Doelman et al., “QKD optical ground terminal developments”, International Conference on Space Optics, 2021.