Вышедшие номера
Спектр генерации массива джозефсоновских переходов в копланарной линии
Хан Ф.В.1,2, Филиппенко Л.В.1, Фоминский М.Ю.1, Ермаков А.Б.1, Орлов А.П.1, Кошелец В.П.1
1Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, Москва, Россия
2Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), Долгопрудный, Московская обл., Россия
Email: khanfv@hitech.cplire.ru
Поступила в редакцию: 30 апреля 2025 г.
В окончательной редакции: 30 апреля 2025 г.
Принята к печати: 30 апреля 2025 г.
Выставление онлайн: 21 августа 2025 г.

Исследованы спектральные характеристики излучения генератора на основе массива джозефсоновских переходов и оценена возможность его применения в качестве гетеродина в составе сверхпроводникового интегрального приемника. Массив представляет собой 350 последовательно соединенных переходов, встроенных в центральный электрод копланарной линии. Излучение от массива смешивается с возникающими на одиночном туннельном джозефсоновском переходе (гармонический смеситель) высшими гармониками синтезатора (частота 16-19 GHz). Сигнал на разностной частоте (до 800 MHz) выводится на коммерческий спектроанализатор. Естественная ширина линии генерации в лучшей точке составила менее 1 MHz при отношении сигнал-шум 26.3 dB. Оценки ширины линии в рамках модели, учитывающей шумы джозефсоновских переходов, а также тепловые и низкочастотные шумы, находятся в качественном соответствии с экспериментальными результатами. Также во всех точках, где ширина линии не превышает 15 MHz, удалось впервые реализовать режим фазовой автоподстройки частоты к стабильному внешнему синтезатору. Ключевые слова: сверхпроводниковый интегральный приемник, гетеродин, джозефсоновский переход, копланарная линия, шумы, фазовая автоподстройка частоты.
  1. ALMA Space observatory Website. Available online: https://www.almaobservatory.org/
  2. Apex Space Telescope Website. Available online: http://www.apex-telescope.org/
  3. Hershel Space Telescope Website. Available online: https://www.herschel.caltech.edu/
  4. Вебсайт космической обсерватории "Миллиметрон". Available online: https://millimetron.ru/
  5. J.R. Tucker, M.J. Feldman. Rev. Modern Phys., 57 (4), 1055 (1985). DOI: 10.1103/RevModPhys.57.1055
  6. A.R. Kerr, M.J. Feldman, S.-K. Pan, Proceedings of the Eighth International Symposium on Space Terahertz Technology (Cambridge, MA, USA, 1997)
  7. M. Tinkham Introduction to Superconductivity, 2nd edition (McGraw-Hill, 1996), p. 77
  8. J.V. Siles, K.B. Cooper, C. Lee, R.H. Lin, G. Chattopadhyay, I. Mehdi. IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol., 8 (6), 596 (2018)
  9. V.P. Koshelets, S.V. Shitov, A.B. Ermakov, L.V. Filippenko, O.V. Koryukin, A.V. Khudchenko, M.Yu. Torgashin, P.A. Yagoubov, R.W.M. Hoogeveen, O.M. Pylypenko. IEEE Trans. Appl. Supercond., 15 (2), 960 (2005). DOI: 10.1109/TASC.2005.850138
  10. N.V. Kinev, K.I. Rudakov, L.V. Filippenko, A.M. Baryshev, V.P. Koshelets. Sensors, 20 (24), 7267 (2020). DOI: 10.3390/s20247267
  11. K.A. Baksheeva, R.V. Ozhegov, G.N. Goltsman, N.V. Kinev, V.P. Koshelets, A. Kochnev, N. Betzalel, A. Puzenko, P.B. Ishai, Yu. Feldman. IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol., 11 (4), 381 (2021). DOI: 10.1109/TTHZ.2021.3066099
  12. V.P. Koshelets, S.V. Shitov, A.V. Shchukin, L.V. Filippenko, J. Mygind, A.V. Ustinov. Phys. Rev. B, 56 (9), 5572 (1997). DOI: 10.1103/PhysRevB.56.5572
  13. D.D. Coon, M.D. Fiske. Phys. Rev., 138 (3A), A744 (1965). DOI: 10.1103/PhysRev.138.A744
  14. A.K. Jain, K.K. Likharev, J.E. Lukens, J.E. Sauvageau. Phys. Reports, 109 (6), 309 (1984). DOI: 10.1016/0370-1573(84)90002-4
  15. M. Darula, T. Doderer, S. Beuven. Supercond. Sci. Technol., 12 (1), R1 (1999). DOI: 10.1088/0953-2048/12/1/001
  16. M.А. Galin, I.A. Shereshevsky, N.K. Vdovicheva, V.V. Kurin. Supercond. Sci. Technol., 34 (7), 075005 (2021). DOI: 10.1088/1361-6668/abfd0b
  17. A. Kawakami, Y. Uzawa, Z. Wang. IEEE Transactions Appl. Supercond., 9 (2), 4554 (1999). DOI: 10.1109/77.784039
  18. Ф.В. Хан, Л.В. Филиппенко, А.Б. Ермаков, М.Е. Парамонов, М.Ю. Фоминский, Н.В. Кинев, В.П. Кошелец, С.А. Никитов. УФН, 195 (6), 621( 2025). DOI: 10.3367/UFNr.2024.12.039864
  19. L.V. Filippenko, S.V. Shitov, P.N. Dmitriev, A.B. Ermakov, V.P. Koshelets, J.R. Gao. IEEE Trans. Appl. Supercond., 11 (1), 816 (2001). DOI: 10.1109/77.919469
  20. V.P. Koshelets, S.V. Shitov, P.N. Dmitriev, A.B. Ermakov, L.V. Filippenko, V.V. Khodos, V.L. Vaks, A.M Baryshev, P.R. Wesselius, J. Mygind. Physica C: Superconductivity, 367 (1), 249 (2002). DOI: 10.1016/S0921-4534(01)01046-2
  21. D. Mirshekar-Syahkal, J.B. Davies. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 27 (7), 694 (2003). DOI: 10.1109/TMTT.1979.1129703
  22. D. Rogovin, D.J. Scalapino. Annals Physics, 86 (1), 1 (1974). DOI: 10.1016/0003-4916(74)90430-8
  23. K.K. Likharev. Dynamics of Josephson junctions and circuits. (Gordon and Breach science publishers, NY., 1986), p. 98