350 rub
Journal Radioengineering №12 for 2012 г.
Article in number:
Superconducting integrated receiver based on hot electron bolometer mixer
Keywords: HEB-mixer integrated receiver flux flow oscillator subterahertz frequency range
Authors:
N.V. Kinev, V.P. Koshelets, L.V. Filippenko, R.V. Ozhegov, K.N. Gorshkov, G.N. Gol'tsman, V.A. Seleznev
Abstract:
In this article first implementation of the heterodyne superconducting integrated receiver based on hot electron bolometer (HEB) mixer is presented. In section I the introduction is presented describing the importance and the last scientific achievements of this direction. In section II we discuss the structure of the integrated receiver. The flux flow oscillator based on long Josephson junction is implemented on one chip (size 4×4 mm2) together with the HEB-mixer coupled to twin slot antenna. In Sec. III the quasioptical properties of the receiver are described measured with the Fourier Transform Spectrometer (FTS). Direct response of the mixer at frequencies up to 2 THz is measured being actually the twin slot antenna characteristics included in quasioptical system integrated with HEB (taking into account the matching circuits for the coupling of the local oscillator). In section IV full characterization and analysis of the integrated receiver including the research technique is discussed. Frequency range of 450-620 GHz has been realized with noise temperature of about 1000 K at 600 GHz for intermediate frequency of HEB-mixer 0-1 GHz. Sec. V is the conclusion and outlook of this work.
Pages: 25-31
References
  1. Kooi J.W. Advanced Receivers for Submillimeter and Far Infrared Astronomy. PhD thesis. The Netherlands, Enschede: PrintPartners Ipskamp B.V. 2008. 340 p.
  2. Кошелец В.П., Дмитриев П.Н., Ермаков А.Б., Филиппенко Л.В., Корюкин О.В., Торгашин М.Ю., Худченко А.В. // Изв. вузов. Сер. Радиофизика. 2005. Т. XLVIII. № 10-11. C. 947-954.
  3. de Lange G., Boersma D., Dercksen J., Dmitriev P., Erma­kov A.B., Filippenko L.V., Golstein H., Hoogeveen R.W.M.,  de Jong L., Khudchenko A.V., Kinev N.V., Kiselev O.S., van Kuik B., de Lange A., van Rantwijk J., Sobolev A.S., Torgashin M.Yu., de Vries E., Yagoubov P.A. and Koshelets V.P. // Supercond. Sci. Technol. 2010. V. 23. P. 045016.
  4. Кошелец В.П., Дмитриев П.Н., Ермаков А.Б., Калашни­ков К.В.,Киселев О.С., Кинев Н.В., Токпанов Ю.С., Торгашин М.Ю., Филиппенко Л.В., Худченко А.В., Вакс В.Л., Приползин С.И. // Труды XV международногосимпозиума «Нанофизикаинаноэлектроника». 2011. С. 11-14.
  5. Шмидт В.В. Введение в физику сверхпроводников. М.: МЦНМО. 2000. 397 с.
  6. Лихарев К.К. Введение в динамику джозефсоновских переходов. М.: Наука. 1985. 320 с.
  7. Maslennikov S.N., Finkel M.I., Antipov S.V. // Proc. 17-th ISSTT. 2006. P. 177-179.
  8. Semenov A.D., Hubers H.-W., Schubert J., Gol-tsman G.N., Elantiev A.I., Voronov B.M., Gershenzon E.M. // J. Appl. Phys. 2000. V. 88. P. 6758.
  9. Hajenius M., Baselmans J.J., A. Baryshev, Gao J.R., Klapwijk T.M., Kooi J.W., Jellema W., Yang Z.Q. // J. Appl. Phys. 2006. V. 100. P. 074507.
  10. ТретьяковИ.В., РябчунС.А., КауроваН.С., ЛарионовП.А.,ЛобастоваА.А., ВороновБ.М., ФинкельМ.И., Гольц­манГ.Н. // ПЖТФ. 2010. Т. 36. № 23. С. 78-84.
  11. Ryabchun S.A., Tretyakov I.V., Finkel M.I., Maslennikov S.N., Kaurova N.S., Seleznev V.A., Voronov B.M., Gol-tsman G.N. // Proc. 20th ISSTT. 2009. P. 151-154.
  12. Ryabchun S.A., Tretyakov I.V., Pentin I.V., Kaurova N.S., Seleznev V.A., Voronov B.M., Finkel M.I., Maslennikov S.N., Gol-tsman G.N. // Journal Radiophysics and Quantum Electronics. 2009. V. 52. №8. P. 576-582.
  13. Koshelets V.P., Shitov S.V., Filippenko L.V., Baryshev A.M., Luinge W., Golstein H., van de Stadt H., Gao J.-R., de Graauw T. // IEEE Trans. on Appl. Supercond. 1997. V. 7. P. 2905-2908.
  14. Koshelets V.P., Shitov S.V., Shchukin A.V., Filippenko L.V., Mygind J. // IEEE Trans. on Appl. Supercond. 1997. V. 7. P. 3589-3592.
  15. Koshelets V.P., Shitov S.V., Baryshev A.M., Lapytskaya I.L., Filippenko L.V., van de Stadt H., Mess J., Schaeffer H. and de GraauwT. // IEEE Trans. Appl. Supercond. 1995. V. 5. P. 3057.
  16. Koshelets V.P., Shitov S.V., Filippenko L.V., A Baryshev.M., Golstein H., de Graauw T., Luinge W., Schaeffer H., van de Stadt H. // Appl. Phys. Lett. 1996. V. 68. P. 1273-1275.
  17. Koshelets V.P., Shitov S.V. // Supercond. Sci. Technol. 2000. V. 13. P. R53-R59.
  18. Tretyakov I., Ryabchun S., Finkel M., Maslennikova A., Kaurova N., Lobastova A., Voronov B., Gol-tsman G. // Appl. Phys. Lett. 2011. V. 98 P. 033507.
  19. Ryabchun S.A., I Tretyakov.V., Finkel M.I., Maslennikov S.N., Kaurova N.S., Seleznev V.A., Voronov B.M., Goltsman G.N. // Proc. 19th ISSTT. 2008. P. 62-67.
  20. ГершензонМ., ГольцманГ.Н., ГогидзеИ.Г., ГусевЮ.П., ЕлантьевА.И., КарасикБ.С., АЛюлькин.М., СеменовА.Д. // СФХТ. 1990. Т. 3. Ч. 1. С. 2143-2160.
  21. Nagatsuma Т., Enpuku K., Iri F., Yoshida K. // J. Appl. Phys. 1983. V. 54. P. 3302.
  22. Nagatsuma T., Enpuku K., Iri. F., Yoshida K. // J. Appl. Phys. 1984. V. 56. P. 3384.
  23. Koshelets V.P., Shitov S.V., Filippenko L.V., Vaks V.L., Mygind J., Baryshev A.B., Luinge W., Whyborn N. // Rev. of Sci. Instr. 2000. V. 71. № 1. P. 289-293.
  24. Koshelets V.P., Dmitriev P.N., Ermakov A.B., Sobolev A.S., Torgashin M.Yu., Kurin V.V., Pankratov A.L., Mygind J. // IEEE Trans. on Appl. Supercond. 2005. V. 15. P. 964-967.
  25. Калашников К.В., Худченко А.В., Барышев А.М., Кошелец В.П. // Радиотехника и электроника. 2011. Т. 56. № 6. С. 751-759.
  26. Torgashin M.Yu., Koshelets V.P., Dmitriev P.N., Ermakov A.B., Filippenko L.V. and Yagoubov P.A. // IEEE Trans. on Appl. Supercond. 2007. V. 17. № 2. P. 379-382.