Способ измерения пространственного распределения интенсивности электромагнитного излучения Советский патент 1991 года по МПК G01J5/50 

Изобретение относится к мультиплексным способам измерения пространственного распределения интенсивности электромагнитного излучения.

Цель изобретения - упрощение процесса измерения и увеличение пространственного разрешения, а также расширение спектральной области применимости способа в сторону длинных волн и повышение информативности способа при измерении излучения с четным пространственным распределением интенсивности.

На фиг. 1 представлена схема измерения четного пространственного распределения интенсивности электромагнитного излучению с помощью перехода Джозефсона; на фиг. 2 - схема измерения пространственного распределения интенсивности электромагнитного излучения, имеющего произвольный вид, с помощью перехода Джозефсона с полупроводниковым барьером.

Схема измерения пространственного распределения интенсивности электромагнитного излучения включает переход Джозефсона с электродами 1 и 2, барьером 3, маской 4 и устройствами управления переходом и обработки сигнала (не показаны).

Способ измерения пространственного распределения интенсивности электромагнитного излучения основан на взаимодействии пространственного распределения интенсивности электромагнитного излучения с пространственно-периодическим рас- пределением токов, возникающем в джозефсоновских переходах при приложении магнитного поля, Для осуществления этого взаимодействия излучение с распределением интенсивности W(X,Y) можно на- править на один из электродов джозефсоновского перехода, В этом случае излучение с частотами v 2 A/h , где -2А- энергетическая щель сверхпроводящего пленочного электрода, h- постоянная Планка, вызывает разрыв куперовских пар и образование неравновесных квазичастиц. Если длина диффузии LD квазичастиц будет меньше характерных масштабов ALизменения W(X,Y), то распределение плотности n(X,Y) неравновесных квазичастиц будет прямо пропорционально распределению интенсивности W(X,Y) излучения. Это справедливо в случае малых интенсивностей W,

Появление неравновесных квазичастиц приведет к изменению пространственного распределения энергетической щели A(X,Y) в электроде и, соответственно, к изменению Ajc ( X , Y ) критической плотности джозефсоновского тока. Характерные масштабные изменения A(X,Y) и Ak(X,Y) значительно меньше диффузионных длин LD, и поэтому изменение плотности тока Ajc(X.Y) будет прямопропорционально W(X,Y), если LD AL.Излучение может вызвать также изменение температуры (5Т(Х Y) электрода перехода и, соответственно, изменение критической плотности Ajc(X.Y) (5T(X,Y) W(X,Y). Изменение Ajc(X,Y) будет пропорционально W(X,Y), если длина теплопроводности г в пленке будет меньше характерного масштаба AL изменения W(X,Y).

Если излучение с распределением W(X,Y) направить на барьер перехода, то изменение Ajc(X,Y) будет пропорционально W(X,Y), если если характерный размер нео- днородностей барьеоа, вызванных излучением, не будет превосходить характерных масштабов изменения W(X,Y). В обоих случаях пространственное распределение интенсивности W(X,Y) преобразовывается в изменение пространственного распределения критической плотности тока Ajc(X,Y) джозефсоновского перехода. Применяя

преобразование Фурье к экспериментально измеренной зависимости изменения критического тока А|С от магнитного поля, можно получить четную часть изменения распределения плотности критического тока перехода, что в случае четного пространственного распределения интенсивности W4eT(X,Y). как это бывает, например, в лазерных пучках, в резонаторах и в световодах, дает искомое распределение W(X,Y). В случае произвольного распределения W(X.Y) излучение с искомым распределением можно подать лишь на одну половину перехода., и тогда произвольное распределение

Ajc(X,Y), вызванное W(X,Y). можно восстановить по формуле:

W(X,Y) (X.Y)

X S О ЧЕТ

20

где

/ /оОКхЬКуЛ :(Кж.Ку)е|2л:(Кхх )

CD

Кх .,,07-10 7 Гс-см2,

t

- квант магнитного потока; Нх, Ну - компоненты напряженности магнитного поля;

d - глубмна проникновения магнитного

поля в переход

Т.е. по измеренной зависимости Alc(Kx, Ку) восстановить произвольное искомое пространственное распределение W(X,Y) электромагнитного излучения.

Разрешение в способе определяется характерными пространственными масштабами модуляции джозефсоновских токов магнитным полем и масштабами фотоэлектрических процессов в сверхпроводящих

электродах, имеющими размеры длины диффузии квазичастиц. Эти характерные масштабы не связаны с какими-либо геометрическими размерами и могут быть сделаны малыми, в том числе и меньше длины волны

Я излучения.

Когда излучение направляют на один из электродов перехода, способ может использоваться в области более длинных волн, так как нет дифракционных ограничений на длину волны, а используемые сверх- проводящие переходы являются фотоприемниками для излучения с частотами v 2 A/h , величины же энергетических щелей 2А сверхпроводников соответствуют

субмиллиметровому диапазону.

Вследствие использования для операций кодирования и преобразования в электрический сигнал стационарного эффекта Джозефсона исключается необходимость

использования операции оптического кодирования с помощью механически перемещаемого набора оптических масок что упрощает способ, так как разрешение в способе определяется малыми масштабами изменения фотоэлектрических и магнитных явлений в джозефсоновских переходах, то оно выше, а повышение разрешения как и продвижение в более длинноволновую область, повыи г ет информативность измерений.

Формула изобретения 1, Способ измерения пространственного распределения интенсивности электромагнитного излучения, включающий преобразование пространственного распределения интенсивности электромагнитного излучения в электрический сигнал с помощью кодирующего преобразования, изменение параметров кодирующего преобразования, измерение электрического сигнала как функции параметров кодирующего преобразования и определение пространственногораспределенияинтенсивности электромагнитного излучения путем применения взаимооднозначного декодирующего преобразования к измеренной зависимости электрического сигнала от параметров кодирующего преобразования, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса измерения и увеличения пространственного разрешения, кодирование пространственного распределения и его преобразование в электрический сигнал осуществляют с помощью стационарного эффекта Джозефсо- на, в качестве измеряемого электрического сигнала выбирают изменение максимального джозефсоновского тока перехода под действием излучения, а в качестве параметров кодирующего преобразования выбирают пространственные частоты Кх, KY

зависимости плотности джозефсоновского тока jc(X,Y) от координат X.Y н плоскости перехода Джозефсона, при этом исследуе мое излучение направляют на переход Джозефссча с размерами, не превосходящими глубины проникновения магнитного пол в переход Джозефсона, изменяют с помощью магнитного поля пространственные частоты Кх, KY от 0 до величины, обратной требуемому пространственному разрешению, измеряют изменение максимального джозефсоновского тока под действием излучения с искомым пространственным распределением интенсивности как функцию

пространственных частот Кх, KY, а з качестве взаимооднозначного декодирующего преобразования используют интегральное преобразование Фурье

2.Способ по п. 1,отличающийся тем, что излучение направляют на часть

барьера перехода Джозефсона.

3.Способ по п.1,отличающийся тем, что, с целью расширения спектральной области применимости способа в сторону

длинных волн, излучение направпяют на часть одного из сверхпроводящих электродов перехода Джозефсона.

4.Способ по п.1,отличающийся тем, что, с целью повышения информативности способа при измерении излучения с четным пространственным распределением интенсивности, излучение направляют ча всю поверхность барьера перехода Джозефсона.

5. Способ по п.1,отличающийся тем, что, с целью повышения информативности способа при измерении излучения с четным пространственным распределением интенсивности, излучение направляют

на всю поверхность одного из сверхпроводящих электоодов перехода Джозефсона.

®U2.l

Wfr)

%шт W//////{///M

1 3

Фиг 2

Изобретение относится к мультиплексным способам измерения пространственного распределения интенсивностей электромагнитного излучения. Цель изобретения - упрощение процесса измерения и увеличение пространственного разрешения, расширение спектральной области применимости способа в сторону длинных волн и повышения информативности способа при измерении излучения с четным пространственным распределением интенсивности. Для этого используют для операций кодирования и преобразования в электрический сигнал стационарный эффект Джозефсона. В качестве параметров кодирующего преобразования выбирают пространственные частоты зависимости плотности джозефсоновского тока от координат в плоскости перехода Джозефсона, а в качестве взаимооднозначного декодирующего преобразования применяют интегральное преобразование Фурье. Регистрируемое излучение направляют нз часть или всю поверхность барьера перехода Джозефсона или одного из сверхпроводящих электродов перехода Джозефсона. 4 з.п.ф-лы. 2 ил.