Prijsuitreiking de heer S.L. van Berkel

Considerans, mede geschreven door prof.dr. A. Yarovoy, en uitgesproken door ing. F.M. Boekhorst op 16 december 2021

Voorzitter, dames en heren,

In zijn vergadering van 5 februari 2021 heeft het bestuur van de Stichting Wetenschappelijk Radiofonds Veder besloten de Vederprijs 2020 toe te kennen aan Dr. ir. Sven van Berkel, "voor zijn baanbrekende onderzoek naar THz-gebaseerde beeldvormende focal-plane systemen voor grootschalige nieuwe toepassingen".

Tot op heden bestaan state-of-the-art THz camera’s, die gebruikt worden voor bijvoorbeeld astronomische- of beveiligingstoepassingen, uit detectoren die gekoeld worden tot extreem lage, cryogene, temperaturen. Jammer genoeg zijn zulke camera’s daarom onbruikbaar voor veelbelovende toepassingen zoals voetgangersdetectie in de automotive-industrie. De thesis van Sven focusseert zich op dit probleem en bestudeert innovatieve detectie-architecturen die het toepassingsgebied van THz beeldvormende systemen vergroten. Om een toepassing als ‘betrouwbare camera voor voetgangersdetectie’ mogelijk te maken, moet het systeem integreerbaar zijn in low-cost CMOS technologie, moet het real-time beeldvormend kunnen zijn, moet een voldoende hoge resolutie hebben en moet het bij kamertemperatuur voldoende gevoelig zijn, dus een lage 'eigen ruis' bijdrage hebben. De gekozen architectuur bestaat uit een cluster van in silicium geïntegreerde detectoren die verbonden zijn aan breedbandige THz antennes in combinatie met quasi-optische diëlektrische lenzen.

Een van de grootste uitdagingen in het project, is het ontwerp van THz antennes die efficiënt over een grote bandbreedte van het elektromagnetische spectrum werken, terwijl ze geïntegreerd zijn met de detectors in een geavanceerde CMOS-technologie. Dit soort technologieën hebben strikte metaal dichtheid regels, die resulteren in hoge Ohmse verliezen. Daarnaast ligt er een uitdaging rondom het integreren van meerdere pixels (en dus antennes) in een klein oppervlak teneinde een goede resolutie te krijgen. Dat is een complex probleem omdat het verkleinen van antennes normaliter de efficiëntie significant verminderd. Sven heeft deze problemen opgelost door middel van een gestructureerde en methodologische aanpak. Allereerst is er een theoretische studie uitgevoerd waaruit de vereisten voor de antenne, detectoren en detectie architectuur werden afgeleid om ongekoelde en passieve THz beeldvorming te kunnen realiseren. Ten tweede is er een 1-pixel prototype camera ontwikkeld. Dit was een essentiële stap om de ontwikkelde theoretische systeem modellen te kunnen verifiëren. Tenslotte is er met die kennis een 12-pixel THz camera ontworpen die de diffractie-gelimiteerde resolutie behaalt en tevens een hoge efficiëntie behoudt.

Dit werk heeft op wetenschappelijk vlak veel aandacht gekregen door de stijgende interesse in THz-technologieën en CMOS geïntegreerde product oplossingen vanuit zowel de industrie als de maatschappij. Breedbandige THz-systemen verbeteren niet alleen de resolutie van beeldvormingssystemen, maar ook de bandbreedte en communicatiesnelheid van toekomstige radiosystemen. De exponentiële groei in draadloze communicatie maakt het onvermijdelijk dat het subTHz-regime hiervoor gebruikt zal gaan worden. Dit werk demonstreert de mogelijkheid om dergelijke breedbandige systemen efficiënt te integreren in een geavanceerde CMOS-technologie, en is daarmee een mijlpaal in het ontwikkelen van volgende generaties telecommunicatiesystemen.

Sven is Cum-Laude afgestudeerd aan de Technische Universiteit Delft op het gebied van THz sensing en aansluitend met zijn promotiestudie begonnen. Tijdens het laatste jaar van zijn Ph.D. heeft Sven een voorstel geschreven, gebaseerd op de antenne architecturen die worden bestudeerd in zijn proefschrift, en daarmee een NASA Post-Doctoral Program (NPP) Fellowship gewonnen. Dit is een van de meest competitieve post-doctorale programma’s aangezien kandidaten van over heel de wereld vechten voor slechts een handvol posities.

Dit alles maakt Sven tot een uitstekende onderzoeker en ontwerper, die in staat is gebleken om baanbrekend werk te verrichten op het gebied van radiosystemen, perfect passend in de scope van de Vederprijs'. De Vedercommissie was dan ook unaniem van mening dat dit werk zonder twijfel de Vederprijs verdient.


Sven van Berkel en Françoise Kosters