М.Ю. Глявин - зав. лабораторией, Институт прикладной физики РАН (г. Н. Новгород) E-mail: glyavin@appl.sci-nnov.ru М.Б. Гойхман - мл. науч. сотрудник, Институт прикладной физики РАН (г. Н. Новгород) E-mail: goihman@appl.sci-nnov.ru А.В. Громов - мл. науч. сотрудник, Институт прикладной физики РАН (г. Н. Новгород) E-mail: gromov@appl.sci-nnov.ru А.В. Палицин - к.ф.-м.н., науч. сотрудник, Институт прикладной физики РАН (г. Н. Новгород) E-mail: pal@appl.sci-nnov.ru А.Н. Панин - вед. инженер, Институт физики микроструктур РАН (Нижегородская обл.) E-mail: panin@ipmras.ru Ю.В. Родин - вед. инженер, Институт прикладной физики РАН (г. Н. Новгород) E-mail: wish26@yandex.ru С.Е. Фильченков - к.ф.-м.н., науч. сотрудник, Институт прикладной физики РАН (г. Н. Новгород) E-mail: fil@appl.sci-nnov.ru

Рассмотрен программно-аппаратный комплекс, предназначенный для измерения частоты и спектра терагерцевого (ТГц) из-лучения и позволяющий регистрировать редко повторяющиеся импульсы с короткими выбросами или быстрыми переключениями несущей частоты. Отмечено, что в настоящий момент отсутствуют стандартные средства измерения спектра подобных импульсов, если выброс частоты превышает ∆f ≈ 0,5 ГГц и его длительность составляет порядка единиц наносекунд. В результате проведенного моделирования показано, что рассматриваемый комплекс позволяет измерять частоту и спектр таких ТГц-импульсов, даже если в течение импульса наблюдаются выбросы несущей частоты на величины порядка 10 ГГц и длительность выбросов составляет единицы наносекунд. Моделирование комплекса для измерения спектров ТГц-импульсов проведено с использованием характеристик специально разработанных волноводных ФВЧ с частотами среза выше, чем у известных аналогов.

 

1. Idehara T., Mitsudo S., Saito S., Ogawa I., Okajima S. Accurate frequency measurement of a submillimeter wave gyrotron output using a far infrared laser as a reference // Rev. Sci. Instrum. 2003. V. 74. № 5. P. 2860−2862.
2. Третьяков М.Ю., Калынов Ю.К. Измерение частоты излучения импульсного субмиллиметрового гиротрона по биениям с гармониками миллиметрового синтезатора частоты // ПТЭ. 2006. № 5. С. 74−81.
3. Glyavin M.Yu., Luchinin A.G., Golubiatnikov G.Yu. Generation of 1.5-kW, 1-THz coherent radiation from a gyrotron with a pulsed magnetic field // Phys. Rev. Letters. 2008. 100. 015101.
4. Wade A., Fedorov G., Smirnov D., Kumar S., Williams B.S., Q. Hu, Reno J.L. Magnetic-field-assisted terahertz quantum cascade laser operating up to 225 K // Nature Photonics. 2009. V. 3. С. 41−45.
5. Lu Q.Y., Slivken S., Bandyopadhyay N., Bai Y., Razeghi M. Widely tunable room temperature semiconductor terahertz source // Applied Physics Letters. 2014. 105. 201102.
6. Takahashi S., Ramian G., Sherwin M.S., Brunel L., J. van Tol. Submegahertz linewidth at 240 GHz from an injection-locked free-electron laser // Applied Physics Letters. 2007. 91. 174102.
7. Glyavin M.Yu., Luchinin A.G., Bogdashov A.A. et.al. Experimental study of the pulsed terahertz gyrotron with record-breaking power and efficiency parameters // Radiophysics and Quantum Electronics. 2014. 56. 8−9. P. 497−507.
8. Dean P., Valavanis A., Keeley J., Bertling K., Lim Y.L., Alhathlool R., Burnett A.D., L.H. Li, Khanna S.P., Indjin D., Taimre T., Rakić A.D., Linfield E.H., Davies A.G. Terahertz imaging using quantum cascade lasers - a review of systems and applications // J. Phys. D: Appl. Phys. 2014. 47. 374008.
9. Glyavin M.Yu., Idehara T., Sabchevski S.P. Development of THz gyrotrons at IAP RAS and FIR UF and their applications in physical research and high-power THz technologies // IEEE transactions on terahertz science and technology. 2015. V. 5. № 5. P. 788−797.
10. Анзин В.Б., Лебедев С.П., Мухин А.А., Породников О.Е. и др. Терагерцевый спектрометр с сильным импульсным магнитным полем // ПТЭ. 2008. № 6. С. 76−83.
11. Ilyakov I.E., Kitaeva G.Kh., Shishkin B.V., Akhmedzhanov R.A. Terahertz wave electro-optic measurements with optical spectral filtering // Applied Physics Letters. 2015. 106. 121101.
12. Glyavin M.Yu., Zapevalov V.E. Reflections influence on the gyrotron oscillation regimes // Int. Journal of Infrared and Millimeter Waves. 1998. V. 19. № 11. P. 1499−1511.
13. Иконников А.В., Антонов А.В., Ластовкин А.А., Гавриленко В.И., Садофьев Ю.Г., Samal N. Исследование спектров излучения импульсных квантовых каскадных лазеров терагерцевого диапазона с высоким спектральным разрешением // ФТП. 2010. Т. 44. № 11. С. 1514−1518.
14. http://www.keysight.com/en/pcx-x205200/x-series-signal-analyzers.
15. Аржанников А.В., Бурдаков А.В., Вячеславов Л.Н., Иванов А.И. и др. Диагностический комплекс для исследования генерации субтерагерцевого излучения при пучково-плазменном взаимодействии на установке ГОЛ‑3 // Физика плазмы. 2012. Т. 38. № 6. С. 496−505.
16. Glyavin M.Yu., Goykhman M.B., Gromov A.V., Palitsin A.V., Panin A.N., Rodin Yu.V., Fil-chenkov S.E. A waveguide high-pass filter system for measuring the spectrum of pulsed terahertz sources // Infrared Physics and Technology. 2016. V. 76. P. 11−20.
17. Hempel M., Roben B., Schrottke L., Hubers H.-W., and Grahn H.T. Fast continuous tuning of terahertz quantum-cascade lasers by rear-facet illumination // Applied Physics Letters. 2016. 108. 191106.
18. Chen G., Martini R., Park S.-W., Bethea C.G., Chen I.-C.A., Grant P.D., Dudek R., and Liu H.C. Optically induced fast wavelength modulation in a quantum cascade laser // Appl. Phys. Lett. 2010. 97. 011102.
19. Гойхман М.Б., Громов А.В., Марьев С.П., Палицин А.В., Родин Ю.В., Фильченков С.Е. Метод измерения спектра микроволновых импульсов, основанный на обработке огибающих сигналов, прошедших через полосно-пропускающие фильтры // Электромагнитные волны и электронные системы. 2013. № 11. С. 51−57.
20. Гойхман М.Б., Громов А.В., Марьев С.П., Палицин А.В., Родин Ю.В., Фильченков С.Е. Моделирование измерения спектров микроволновых импульсов с помощью фильтров верхних частот // Электромагнитные волны и электронные системы. 2014. Т. 19. № 11. С. 10−16.
21. http://vadiodes.com/index.php/en/products/detectors.
22. http://www.vivatechmmw.com/products/components/filters/hpf.html.