Группа российских ученых из Института радиотехники и электроники РАН и МФТИ совершила значительный прорыв в улучшении качества работы важного элемента телескопов и детекторов различных видов излучения, проводя эксперименты с «переходами Джозефсона».
Российские исследователи создали генератор терагерцового излучения на основе сверхпроводников, который станет основой для высокочувствительных приемников сигналов для космических и наземных телескопов, которые планируется построить в ближайшие десятилетия. Об этом сообщает Центр научной коммуникации МФТИ.
«Такие генераторы необходимы для проектов, подобных “Миллиметрон” — российской космической обсерватории будущего, предназначенной для исследования структуры Вселенной с беспрецедентной точностью. Они также востребованы в наземных массивах телескопов, аналогичных ALMA и Event Horizon Telescope, который стал известен благодаря первому в истории снимку “тени” черной дыры», — говорится в сообщении.
Как поясняют физики, современные детекторы усиливают прибывающие на Землю волны из космоса, комбинируя их с более мощным эталонным сигналом, который генерируется специальным генератором-гетеродином. Это позволяет перенести информацию на более низкую, доступную для электроники частоту, однако при этом качество работы всей системы начинает напрямую зависеть от стабильности и качества функционирования гетеродина.
Группа исследователей из Института радиотехники и электроники РАН и МФТИ сделала значительный шаг к улучшению работы этого ключевого элемента телескопов и детекторов различных видов излучения, экспериментируя с так называемыми «переходами Джозефсона». Это цепочки из сверхпроводников с прослойками диэлектрических материалов, что позволяет усиливать проходящие через них электромагнитные сигналы в определенных диапазонах длин волн.
Исследователи установили, что объединение большого количества таких переходов, порядка нескольких сотен этих сверхпроводниковых структур, позволяет «синхронизировать» генерируемое ими излучение и использовать его для усиления космических сигналов. Компактные размеры этого генератора позволили разместить его на одном чипе вместе с другими компонентами приемника терагерцевых сигналов, что существенно уменьшило потери сигнала при передаче.
«Мы продемонстрировали, что благодаря предлагаемой топологии такая система может перестраиваться в широком диапазоне частот — от 100 до 700 гигагерц, что охватывает несколько окон прозрачности атмосферы для астрономических наблюдений. Наш генератор жестко привязывается к эталонному источнику, обеспечивая спектральную чистоту сигнала с эффективностью выше 90%», — подытожил ассистент кафедры общей физики МФТИ (Долгопрудный) Федор Хан, слова которого приводит Центр научной коммуникации вуза.
Фото: hi-tech.mail.ru