Ultimate and reality NEP detectors of millimeter and submillimeter wavelength band

Abstract

Випромінювання в ТГц діапазоні (ν ≈ (0,1–10)ТГц)) використовується в багатьох галузях діяльності людини. Одним із важливих критеріїв оцінки ефективності роботи приймача випромінювання є потужність, еквівалентна шуму (NEP). В літературних джерелах освітлюються питання пов’язані із розрахунками граничних та реальних значень NEP приймачів міліметрового та субміліметрового діапазонів, але без врахування фактора групування фотонів для низькочастотного випромінювання та умови дифракції при введенні випромінювання мікроантеною, що і було зроблено в даній статті. Створення охолоджувальних надпровідникових болометрів на ефекті електронного розігріву (hot electron bolometer – HEB), а також давачів на краю переходу (TES – transition edge sensors) дозволило реєструвати потужність сигналів, які наближуються до їх граничних значень NEP = (10⁻¹⁷÷10⁻¹⁹) Вт/√Гц (для космічних задач, з роздільною здатністю R ≥ 1000). При врахуванні фактора групування фотонів NEP приймачів випромінювання міліметрового та субміліметрового діапазонів погіршується, особливо це впливає при розв’язанні задач, коли температура навколишнього середовища T ≈ 300K, тобто біля земної поверхні. Однією з важливих невирішених задач залишається створення неохолоджуваних приймачів для портативних систем бачення.The terahertz radiation (ν ≈ (0,1–10)ТГц)) are set to become important in diverse range of human activity applications. One of the important parameter of a detector is the limiting noise equivalent power (NEP). Many of literary sources give of review about ultimate and reality values of NEP detectors, but not effect of the photons bunching and diffraction of light on a microantenna. These factors in this article are considered. The generation of cooled hot electron bolometers and transition edge sensors (TES) are given an opportunity to obtain of signals near for ultimate NEP = (10⁻¹⁷÷10⁻¹⁹) Вт/√Гц (for cosmos, for a resolution spectrometer R ≥ 1000). NEP show bad results for an incident of the photons bunching, especially environment temperature T ≈ 300K. One of important task is created of uncooled detectors millimeter and submillimeter wavelength band for portable visual system.Излучение в ТГц области (ν ≈ (0,1–10)ТГц)) нашло применение во многих областях человеческой деятельности. Одним из главных критериев эффективности работы приемника излучения (ПИ) служит мощности, эквивалентной шуму (NEP). В литературе освещаются вопросы, связанные с граничными и реальными значениями NEP ПИ мм и суб-мм, но не учтено влияние фактора группировки фотонов и дифракции для случая ввода излучения в ПИ микроантенной, что и было сделано в данной статье. Создание охлаждаемых сверхпроводниковых болометров на эффекте электронного разогрева (hot electron bolometer – HEB), а также датчиков на краю перехода (TES – transition edge sensors) позволило регистрировать мощности сигналов, которые сопоставимы с их предельными значениями NEP = (10⁻¹⁷÷10⁻¹⁹) Вт/√Гц (для космических задач, с разрешением R ≥ 1000). При учете фактора группировки фотонов NEP приемника излучения миллиметровых и субмиллиметровых диапазонов ухудшается, особенно это ощутимо для решения задач вблизи поверхности земли (T ≈ 300K). Одной из нерешенных задач остается создание неохлаждаемых приемников для портативных систем видения