Волноводный квантовый усилитель на волне 1,35 см для радиоастрономических исследований

• Автор: Абрамян, Леонард Эдуардович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Аштарак
• Количество страниц: 175 c. : ил

ГЛАВА I . КРАТКИЙ ОБЗОР СОСТОЯНИЯ РАЗРАБОТОК КПУ, НАШЕДШИХ ПРИМЕНЕНИЕ В РАДИОАСТРОНОМИИ
1.1. Применение резонаторных квантовых усилителей в спектральной радиоастрономии
1.2. Квантовые усилители бегущей волны и их применение в радиоастрономии
1.3. Квантовые усилители нового поколения - с диэлектрическим замедлением волны в образце
Глава II . ВЫБОР АКТИВНОГО ВЕЩЕСТВА С ОПТИМАЛЬНОЙ СХЕМОЙ ИНВЕРСИИ И НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РУБИНА НА ВОЛНЕ 1,35 СМ
2.1. Рубин как активное вещество для КПУ с диэлектрическим замедлением на волне 1,35 см
2.2. Кросс-релаксационный КПУ на волне 1,35 см
2.3. Повышение эффективности кристаллов рубина
в КПУ путем частотной модуляции накачки
Глава III . РАЗРАБОТКА КПУ НА ВОЛНЕ 1,35 СМ
ДЛЯ РАДИОАСТРОНОМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Двухрезонаторный квантовый усилитель на
волне А = 1,35 см на рубине
3.2. Волноводный квантовый усилитель с диэлектрическим замедлением волны на А = 1,35 см
3.3. Исследование применения ГДГ и ГЛПД в качестве накачки КПУ
3.4. Основные характеристики волноводного квантового усилителя на волне А= 1,35 см

ГЛАВА ІУ. ПРИМЕНЕНИЕ ВОЛНОВОДНОГО КВАНТОВОГО УСИЛИТЕЛЯ НА ВОЛНЕ 1,35 СМ НА РАДИОТЕЛЕСКОПЕ РАТАН
4.1. Программно-управляемый спектрометрический комплекс радиотелескопа РАТАН-600
4.2. Спектральный приемник на волну 1,35 см в составе с ВКУ и исследование его основных характеристик
4.3. Проведение спектральных наблюдений на волне 1,35 см акустооптическим спектрометром, сопряженным с ВКУ, на радиотелескопе РАТАН
4.4. Некоторые результаты радиоастрономических наблюдений на радиотелескопе РАТАН-600 на волне 1,35 см спектральным приемником с
ВКУ на входе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Одной из основных проблем радиофизики всегда оставалось повышение чувствительности радиоприема. Острота и актуальность этой проблемы заметно возросла в связи с активным изучением космического пространства методами радиоастрономии, в ее стремлении все глубже проникнуть во Вселенную, в повышении уровня принимаемой информации при решении многих важнейших задач астрофизики.
Известно, что чувствительность радиоприемных устройств ограничивается внутренними шумами их приемно-усилительных элементов. До появления квантовых усилителей уровень внутренних шумов приемников дециметрового, сантиметрового и миллиметрового диапазонов резко превышал уровень внешних шумов, обусловленных фоном космического радиоизлучения, шумами атмосферы и тепловым излучением земной поверхности. В то же время квантовые парамагнитные усилители (КПУ) в радиодиапазоне имеют чрезвычайно низкий уровень собственных шумов, которые приближаются к квантовому пределу. Именно низкий уровень собственных шумов является основным достоинством квантовых усилителей. Поэтому они применяются в тех случаях, когда главным требованием, предъявляемым к радиоприемной системе, является обеспечение предельно малой шумовой температуры. К такого рода системам относятся наземные радиоприемные системы дальней космической связи (ДКС) и ряд радиоастрономических систем (спектральные радиометры, радиоинтерферометры со сверхдлинной базой - РСДБ, планетные радиолокаторы и
др.)*
Из всего ряда приложений, где нашли применение квантовые усилители (мазеры), особое место занимает радиоастрономия.

гими авторами, лежит в интервале 60+100 мсек [99, 100, 101] . Благодаря столь длинным временам релаксации, для накачки КПУ на рубине требуются сравнительно небольшие мощности. Достаточным пределом для обеспечения полного насыщения является, как правило, несколько десятков милливатт.
Аналогичные требования для рутила оказываются гораздо превосходящими, чем у рубина, так как времена СРР у рутила составляют всего лишь 1+3 мсек [102, 103] . В сантиметровом и длинноволновой части миллиметрового диапазонов для эффективной работы
лимой является схема накачек с использованием в качестве сигнального перехода - нижний внутридублетный переход 1-2, Для накачки используются схемы с двухчастотной накачкой, которые значительно эффективнее одночастотной и показывают наилучшие коэффициенты инверсии. Необходимая мощность насыщения переходов накачки (1-3) + (3-4) или (1-3) + (3-5) для инвертирования сигнального перехода 1-2, становится более 100 мВт [62] , к тому же частота накачки лежит уже намного выше, чем у рубина, в интервале 60-70 ГГц, в недостаточно освоенном СВЧ-техникой диапазоне. Кроме этого, при двухчастотной накачке возникают дополнительные проблемы стабильности и перестройки КПУ, поскольку две совершенно разные частоты накачки должны быть предельно застаби-лизированы относительно друг друга, а перестройка по частоте должна происходить строго синхронно.
Одним из основных параметров, определяющих усилительные свойотва активного вещества - площадь усиления, является ширина линий ЭПР. Шириной линии и степенью ее неоднородного уширения обуславливается также такой важный для КПУ параметр, как мощ-