Криогенные детекторы терагерцового диапазона

Затухание на уровне моря

Два семейства методов Понижение частоты квантово-оптических методов – Низкое спектральное разрешение (ширина линии источников >10 кГц), акустооптика, брэгговские решетки, детекторы мощности Увеличение рабочей частоты радиофизических методов – Все функциональные элементы могут быть представлены в виде R,L,C эквивалентных схем – Супергетеродинные приемники. Источники гетеродина имеют высокую фазовую стабильность

Радиоастрономия

Спектроскопия

Пример спектра, измеренного гетеродинным методом

Медицинская диагностика

Базально-клеточная карцинома

Детектирование наркотических веществ

Детекторы кинетической индуктивности

Детекторы с антенной

Примеры широкополосных антенн спиральная логопериодическая Поверхностные токи логопериодической антенны

Размещение чипа на квазиоптическкой линзе

Волноводные конструкции Недостаток - узкополосность

Согласование антенны с приемником Импеданс приемника Z пр = R пр + iX пр Импеданс антенны Z A = R A + iX A

Физика болометров

Расчет чувствительности - падающая мощность модулируется с частотой ω R – сопротивление резистивного термометра Тогда выделяемая мощность Исходящий тепловой поток k(T) – удельная теплопроводность

Уравнение теплового баланса Поток входной мощности равен потоку выходной и сумме выходной и накапливаемой в абсорбере с теплоемкостью С - динамическая теплопроводность стационарная часть - зависящая от времени

чувствительность по напряжению Подставляя нестационарную часть уравнения теплового баланса получаем: [B/Вт] Поскольку R зависит от Т, то для учета приращения напряжения V1 используют эффективную теплопроводность где - коэффициент электротермической обратной связи

Электротермическая обратная связь Полупроводники: α G сверхпроводники: α>0 Ge

Мощность эквивалентная шуму Это оптическая мощность, приложенная к входу идеального (нешумящего) оптического приемника и создающая на выходе электрическую шумовую мощность, равную наблюдаемой на выходе фактически рассматриваемого приемника. Мощность сигнала на входе, при которой соотношение сигнал/шум на выходе равно 1, если времени интегрирования составляет 0.5 с

Собственная МЭШ болометра

Болометр на крае с/п перехода Изменение электронной температуры БКП под действием излучения приводит к увеличению сопротивления пленки вблизи критической температуры Тк. Ток через болометр, работающий в режиме задания напряжения, считывается посредством СКВИДа.

ΔT

Болометр на холодных электронах

Уравнение теплового баланса БХЭ

Квантовая эфективность N и S абсорберов