3D-Structured Polyethylene Windows for Low-Loss Transmission in Wideband Cryogenic Terahertz Systems
Artikel i vetenskaplig tidskrift, 2026

We present the design, fabrication, and characterisation of a broadband vacuum window and infrared filter based on ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) for millimeter-wave receivers operating across ALMA Band 6 and 7 (211–373 GHz). The window incorporates pyramidal anti-reflection (AR) structures, machined directly into the polyethylene using CNC machining, which provide impedance matching over a broad frequency range. The structured UHMWPE method is implemented in two distinct components: a vacuum window and a cryogenic infrared filter. This surface-structuring approach provides mechanical robustness, cryogenic compatibility, and low insertion loss. We characterize the transmission properties using Terahertz Time-Domain Spectroscopy (THz-TDS), which demonstrates reflection below 5% across the full band. Complementary heterodyne measurements confirm improved receiver noise performance. These results establish 3D-structured UHMWPE as a promising platform for broadband cryogenic optics in high-sensitivity THz instrumentation.

vacuum window

broadband anti-reflection structures

heterodyne noise temperature

Atacama large millimeter/submillimeter array

Författare

François Joint

Chalmers, Rymd-, geo- och miljövetenskap, Onsala rymdobservatorium

Igor Lapkin

Chalmers, Rymd-, geo- och miljövetenskap, Onsala rymdobservatorium

Pierre Baptiste Vigneron

Université Grenoble Alpes

Emilie Herault

Université Grenoble Alpes

Denis Meledin

Chalmers, Rymd-, geo- och miljövetenskap, Onsala rymdobservatorium

Alexei Pavolotski

Chalmers, Rymd-, geo- och miljövetenskap, Onsala rymdobservatorium

Magnus Strandberg

Chalmers, Rymd-, geo- och miljövetenskap, Onsala rymdobservatorium

Sven-Erik Ferm

Chalmers, Rymd-, geo- och miljövetenskap, Onsala rymdobservatorium

Mathias Fredrixon

Chalmers, Rymd-, geo- och miljövetenskap, Onsala rymdobservatorium

Leif Helldner

Chalmers, Rymd-, geo- och miljövetenskap, Onsala rymdobservatorium

Erik Sundin

Chalmers, Rymd-, geo- och miljövetenskap, Onsala rymdobservatorium

Victor Belitsky

Chalmers, Rymd-, geo- och miljövetenskap, Onsala rymdobservatorium

Vincent Desmaris

Chalmers, Rymd-, geo- och miljövetenskap, Onsala rymdobservatorium

IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology

2156-342X (ISSN) 21563446 (eISSN)

Vol. In Press

Ämneskategorier (SSIF 2025)

Annan elektroteknik och elektronik

Annan fysik

Signalbehandling

DOI

10.1109/TTHZ.2026.3655493

Mer information

Senast uppdaterat

2026-02-16