Исследователи из Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН и МФТИ разработали генератор терагерцового диапазона. Устройство поможет улавливать слабейшее излучение от самых далеких объектов Вселенной, включая тени черных дыр и холодные облака космической пыли.
Сигналы от этих объектов приходят на Землю в терагерцовом диапазоне — "сумеречной зоне" между радиоволнами и инфракрасным светом, где обычная электроника работает плохо. Ученые используют гетеродинный принцип, похожий на принцип работы радиоприемника: слабый космический сигнал смешивают с мощным эталонным сигналом местного генератора. Качество этого «камертона» критически важно — если он «шумит» или нестабилен, данные теряются.
Российские ученые создали массив из сотен сверхпроводящих элементов — джозефсоновских контактов, размещенных на одном чипе. Каждый такой контакт при подаче напряжения генерирует высокочастотные колебания, но по отдельности они слишком слабы.
«Нам удалось заставить работать синхронно до 600 контактов. Предложенная топология позволяет системе перестраиваться в широком диапазоне частот — от 100 до 700 гигагерц, перекрывая несколько „окон прозрачности“ атмосферы для астрономических наблюдений. Более того, мы впервые реализовали режим жесткой привязки к эталонному источнику, обеспечив спектральную чистоту сигнала выше 90 %», — пояснил один из авторов работы Федор Хан.
Разработка решает сразу несколько задач: отказ от дефицитных импортных компонентов, расширение рабочего диапазона приемников и повышение их надежности.
Такая технология критически важна для будущих проектов, включая российскую космическую обсерваторию «Миллиметрон», которой предстоит изучать структуру Вселенной с беспрецедентной точностью. Кроме того, подобные генераторы необходимы для наземных обсерваторий типа ALMA и Event Horizon Telescope, с помощью которых ученые получили первые снимки черных дыр. В перспективе эта разработка найдет применение в системах безопасности, медицинской диагностике и мониторинге атмосферы.
Сигналы от этих объектов приходят на Землю в терагерцовом диапазоне — "сумеречной зоне" между радиоволнами и инфракрасным светом, где обычная электроника работает плохо. Ученые используют гетеродинный принцип, похожий на принцип работы радиоприемника: слабый космический сигнал смешивают с мощным эталонным сигналом местного генератора. Качество этого «камертона» критически важно — если он «шумит» или нестабилен, данные теряются.
Российские ученые создали массив из сотен сверхпроводящих элементов — джозефсоновских контактов, размещенных на одном чипе. Каждый такой контакт при подаче напряжения генерирует высокочастотные колебания, но по отдельности они слишком слабы.
«Нам удалось заставить работать синхронно до 600 контактов. Предложенная топология позволяет системе перестраиваться в широком диапазоне частот — от 100 до 700 гигагерц, перекрывая несколько „окон прозрачности“ атмосферы для астрономических наблюдений. Более того, мы впервые реализовали режим жесткой привязки к эталонному источнику, обеспечив спектральную чистоту сигнала выше 90 %», — пояснил один из авторов работы Федор Хан.
Разработка решает сразу несколько задач: отказ от дефицитных импортных компонентов, расширение рабочего диапазона приемников и повышение их надежности.
Такая технология критически важна для будущих проектов, включая российскую космическую обсерваторию «Миллиметрон», которой предстоит изучать структуру Вселенной с беспрецедентной точностью. Кроме того, подобные генераторы необходимы для наземных обсерваторий типа ALMA и Event Horizon Telescope, с помощью которых ученые получили первые снимки черных дыр. В перспективе эта разработка найдет применение в системах безопасности, медицинской диагностике и мониторинге атмосферы.