"ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ" ISSN 1684-1719, N 1, 2018

оглавление              текст:   pdf  

МАТРИЦА КОЛЬЦЕВЫХ АНТЕНН C КРИОГЕННЫМИ БОЛОМЕТРАМИ ДИАПАЗОНА 345 ГГЦ В ИНТЕГРИРУЮЩЕЙ ПОЛОСТИ

 

М.А. Тарасов1,2,3, С. Махашабде2, А.А. Гунбина4,6, М.Ю. Фоминский1, Р.А. Юсупов1,5, А.Б. Ермаков1, А.М. Чекушкин1,5, А.С. Соболев1,5, В.С. Эдельман3, М.А. Мансфельд6, В.Ф. Вдовин4,6,7

 1 Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, 125009, Москва, ул. Моховая, 11-7

2 Чалмерский технологический университет, 41296, Гётеборг, Швеция

3 Институт физических проблем им. П.Л. Капицы РАН, 117334, Россия, Москва, ул. Косыгина, д. 2

4 Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 603950, ул. Минина, д.24, Нижний Новгород, Россия

5 Московский физико-технический институт (государственный университет), 141701, Московская область, г. Долгопрудный, Институтский переулок, д.9

6 Институт прикладной физики РАН, 603950, Нижний Новгород, ул. Ульянова, 46

7 Астрокосмический центр Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, Москва, 117997, Москва, ул. Профсоюзная, д. 84/32

 

Статья поступила в редакцию 15 января 2018 г.

 

Аннотация. Разработаны, изготовлены и измерены последовательные и параллельные матрицы кольцевых антенн с болометрами структуры сверхпроводник – изолятор – нормальный металл – изолятор – сверхпроводник (СИНИС). Образцы согласованы с внешним излучением диапазона 250-380 ГГц входным коническим рупором, круглым волноводом диаметром 0.9 мм и интегрирующей полостью в виде конического рупора с контррефлектором. Проведен численный расчет и измерены спектральные характеристики таких устройств. Применение антиотражающего покрытия на кремниевой подложке позволило улучшить чувствительность и однородность спектрального отклика. Измерения проведены в криостате растворения при температурах 80-350 мК. Для последовательной матрицы из 25 антенн с болометрами чувствительность по напряжению на излучение черного тела достигает 3·109 В/Вт; линейный отклик для входной мощности составляет более 5 пВт. Токовая чувствительность для матрицы из 25 параллельно соединенных антенн с болометрами составляет 2·104 A/Вт. Эквивалентная шуму мощность в обоих случаях составляла (3…5) ·10-17 Вт/Гц1/2.

Ключевые слова: СИН переход, криогенный болометр, интегрирующая сфера, кольцевая антенна, матрица антенн, распределенный абсорбер, ММ и СубММ волны, криогенные приемники для радиоастрономии.

Abstract. Series and parallel arrays of ring antennas with bolometers of superconductor-insulator-normal metal-insulator-superconductor (SINIS) structures are designed, manufactured and experimentally studied. The samples are matched to the external radiation in the range of 250-380 GHz by an input conical horn, a circular waveguide with a diameter of 0.9 mm and an integrating cavity in the form of a conical horn with a counter-reflector (backshort). Spectral characteristics of such devices are numerically modelled and measured using Backward Wave Oscillator radiation source. The use of an antireflection coating on a silicon substrate improves the sensitivity and uniformity of the spectral response. The measurements were carried out in a dilution cryostat at temperatures in the range of 80-350 mK. For a series array of 25 antennas with bolometers, the voltage responsivity to blackbody radiation approaches 3·109 V/W; the linear response observed for the input power up to 5 pW. Current responsivity for a matrix of 25 parallel antennas with bolometers is 2·104 A / W.  Noise equivalent power in both cases was in the range of (3…5) ·10-17 W/Hz1/2

Keywords: NIS junction, cryogenic bolometer, integrating sphere, annular antenna, antenna array, distributed absorber, MM and SubMM waves, cryogenic receivers for radio astronomy.

 

Ссылка на статью:

М.А. Тарасов, С. Махашабде, А.А. Гунбина, М.Ю. Фоминский, Р.А. Юсупов, А.Б. Ермаков, А.М. Чекушкин, А.С. Соболев, В.С. Эдельман, М.А. Мансфельд, В.Ф. Вдовин. Матрица кольцевых антенн с криогенными болометрами диапазона 345 ГГц в интегрирующей полости. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2018. №1. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/jan18/5/text.pdf