Сотрудники Института радиотехники и электроники имени В. А. Котельникова создали источник терагерцевого излучения на джозефсоновском контакте. Он найдет применение в исследованиях космоса, радиофизике и медицине. Посвященные этому работы опубликованы в Journal of Applied Physics и IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology.

Терагерцевый диапазон излучения располагается между инфракрасным и микроволновым. Такое излучение свободно проходит через диэлектрики, но плохо через металл и воду. С его помощью можно просвечивать багаж и одежду, причем, в отличие от рентгеновского, терагерцевое излучение совершенно безопасно для здоровья. Для его создания разработаны специальные источники, но они не всегда позволяют достигать высокой мощности или имеют очень высокую стоимость.

Исследователи из Института радиотехники и электроники имени В. А. Котельникова, поддержанные грантом Президентской программы исследовательских проектов Российского научного фонда, предложили генерировать терагерцевое излучение с помощью джозефсоновского контакта. Такой контакт образуется, если диэлектрик поместить между двумя сверхпроводниками. При этом через диэлектрик начнет протекать ток. Последний создает электромагнитную волну, которую можно направлять в свободное пространство.

Ученые связали джозефсоновский контакт и антенну с эллиптической линзой на одной микросхеме. Антенна позволила вывести излучение из линии передачи и послать его в определенном направлении в пространство. Для генерации излучения на разных диапазонах частот ученые предложили два варианта конструкции. Спектр электромагнитной волны анализировался с помощью терагерцевого спектрометра высокого разрешения.

Испытания показали, что с помощью нового устройства можно получать электромагнитное излучение нужной частоты для двух конструкций. Присоединенная антенна позволяет генерировать излучение в открытое пространство. Мощность сигнала составляет 0,1–1 мкВт. Это достаточно для использования источника в спектроскопии. В других приложениях это значение можно увеличить при пропускании через джозефсоновский контакт тока большей силы. Стоит отметить, что предложенные конструкции антенны лишь демонстрируют возможность излучения в указанных диапазонах частот, и при помощи разработанной технологии можно достичь выходного излучения более высокой частоты (до 1 ТГц).