Широкополосные высокостабильные терагерцовые смесители на горячих электронах из тонких сверхпроводящих пленок NbN

• Автор: Рябчун, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 112 с. : ил.

Оглавление

Список сокращений

Введение

Глава 1. Обзор литературы и постановка задачи диссертационного исследования

1.1. Гетеродинные приемники на основе ДБШ и СИС

1.1.1. ДБШ смесители

1.1.2. СИС смесители

1.2. Смесители на горячих электронах

1.2.1. Эффект электронного разогрева в сверхпроводниках

1.2.2. HEB смесители с фононным каналом охлаждения

1.2.3. HEB смесители с диффузионным каналом охлаждения

1.2.5. Согласование HEB смесителя с входным излучением
1.2.5. Стабильность HEB приемника
1.3. Выбор объекта исследования и постановка задачи диссертационного исследования
Глава 2. Изготовление HEB смесителей и методики измерений их характеристик
2.1. Изготовление HEB смесителей
2.1.1. Квазиоптические HEB смесители
2.1.2. Волноводные HEB смесители
2.2. Методика исмерения зависимости сопротивления HEB смесителя от температуры
2.3. Методика измерения полосы преобразования HEB смесителя
2.4. Методика измерения стабильности HEB приемника
2.5. Методика измерения температурного разрешения HEB приемника. 59 Заключение
Глава 3. Полоса преобразования квазионтического NbN HEB смесителя с двумя каналами охлаждения
3.1. Параметры исследуемых HEB смесителей
3.2. Исследования полосы преобразования HEB смесителя при
температуре сверхпроводящего перехода
3.2. Калибровка тракта ПЧ HEB приемника
3.2. Выводы
Глава 4. Стабильность и температурное разрешение волноводного HEB приемника на частоте 810 ГГц
4.1. СВЧ инжектирование
4.2. Исследование стабильности волноводного HEB приемника
4.3. Температурное разрешение волноводного HEB приемника в
радиометрическом режиме
4.4. Температурное разрешение волноводного HEB приемника в
спректроскопическом режиме
4.5. Выводы
Заключение
Список публикаций автора
Литература

Список сокращений
> температурное разрешение приемника
в полоса детектирования приемника
тк шумовая температура приемника
ТА температура антенны
т время интегрирования приемника
Ті\ тепловая длина
О коэффициент диффузии
Те время релаксации электронной температуры
Рос мощность постоянного тока
Рас мощность переменного тока
Ркь поглощенная мощность на высокой частоте
Сс удельная электронная теплоемкость
Т'рії удельная фононная теплоемкость
т электронная температура
ТрЬ фононная температура
Ть температура ванны
Тср'г. время электрон-фононного взаимодействия
Тсіій' время диффузии
п коэффициент преобразования смесителя

где Ь - длина смесительного элемента и В - коэффициент диффузии материала пленки [69]. Так же как было получено выражение (19) для коэффициента преобразования смесителя с фононным каналом охлаждения, для случая диффузионного охлаждения, получается
(х2 Р 1 т
-“о г ш 1 _ 1 лії /'ооч
(1—«0)2 Рос +ш)рТ~ср' 1—«о
1.2.5. Согласование НЕВ смесителя с входным излучением
Существует два способа согласования НЕВ смесителя с входным электромагнитным излучением: волноводный [38] и квазиоптический [39]. Эквивалентная схема для волноводного случая была изучена теоретически [70] и экспериментально [71, 72]. На Рис. 6а, приведена схема волноводного согласования. Фронтальная секция несет гофрированный рупор. Гофрированные рупора подавляют дифракционные эффекты на краях, улучшают симметрию диаграммы направленности и подавляют кросс-поляризацию (меньше поля Е в плоскости поля Н) [73]. Длина волновода в задней секции выбирается таким образом, чтобы опеспечить к к можно лучшее согласование-смесителя с излучением (другими словами, положение короткозамыкающего поршня выбирается таким образом, чтобы импеданс смесителя был равен, импедансу смесительного блока). Хотя возможно сделать подвижный поршень для лучшего согласования- [74], неизбежные воздушные карманы между стенками волновода и поршня приводят к потерям; к тому же подобная конструкция довольно сложна в техническом отношении. Поэтому обычно используются смесительные блоки с фиксированным положением короткозамыкающего поршня. Для определения оптимального положения короткозамыкающего поршня используют сканированную модель с подвижным поршнем, или же, определив оптимальное положение поршня в реальном смесительном