Способ измерения пространственного распределения интенсивности электромагнитного излучения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51)5 80135 РЕТЕН ТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТ Изобретение ым способам из о распредел лектромагнитног а измере- распредегнитного жозефсоостранст- фф сивности меющегоперехода м барьевлена схемственного зле ктромперехода Дмерения и ния интен пучения, помощью оводников На фиг. 1 предста ния четного простран пения интенсивности .злучению с помощью на, на фиг. 2 - схема из венного распределе электромагнитного из произвольный вид, с Джозефсона с попупр ром. упрощение процесние пространственакже расширениерименимости споволн и повышение ба при измерении пространственным гранствен ного ти электромаг переход Джо вности. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ И 1(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГОИЗЛУЧЕНИЯ(57) Изобретение относится к мультиплексным способам измерения пространственного распределения интенсивностейэлектромагнитного излучения, Цель изобретения - упрощение процесса измерения и относится к мультиплексмерения пространственно- ения интенсивности о излучения. Цель изобретения - са измерения и увеличе ного разрешения, а т спектральной области и соба в сторону длинных информативности спасо излучения с четньм распределением интенс 5 О 1693399 А 1 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 этоо 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 интег- Б ральное преобразование Фурье, Регистрируемое излучение направляют на часть или всю поверхностьбарьера перехода Джозефсона или одного из сверхпроводящих электродов перехода Джозефсона, 4 Б э.п,ф-лы, 2 ил. Схема измерения про распределения интенсивно нитного излучения включаезефсона с электродами 1 и 2, барьером 3, маской 4 и устройствами управления переходом и обработки сигнала (не показаны),Способ измерения пространственногораспределения интенсивности электромагнитного излучения основан на взаимодействии пространственного распределения интенсивности электромагнитного излучения с пространственно-периодическим распределением токов, возникающем в джозефсоновских переходах при приложении магнитного поля, Для осуществления этого взаимодействия излучение с распределением интенсивности Я(Х,У) можно направить на один из электродов джозефсоновского перехода, Б этом случае излучение с частотами т2 Л/Ь, где 2 Л- энергетическая щель сверхпроводящего пленочного электрода, й - постоянная Планка, вызывает разрыв куперовских пар и образование неравновесных квазичастиц.Если длина диффузиио квазичастиц будет меньше характерных масштабов А изменения В/(Х,У), то распределение плотности п(ХУ) неоавновесных квазичастиц будет прямо пропорционально распределению интенсивности Ю(ХУ) излучения, Это справедливо в случае малых интенсивностей И/,Появление неравновесных квазичастицприведет к изменению пространственного распределения энергетической щели Л(Х,У) в электроде и, соответственно, к изменению 4 с ( Х, У ) критической плотности джозефсоновскога тока. Характерные масштабные изменения фХ У) и Л)с (Х, У) значительно меньше диффузионных длин ( о, и поэтому изменение плотности тока Ь,(Х, У ) будет прямопропорционально Ю(Х,У), если Ео Ж.,Излучение может вызвать также изменение температуры дТ(Х, У) электрода перехода и, соответственно, изменение критической плотности Ьс(Х,У) дТ(Х,У) В/(Х,У), Изменение Ь)с(ХЛ ) будет пропорционально И(Х,У), если длина теплопроводностив пленке будет меньше характерного масштаба Ж. изменения 1 Я(Х,У),Если излучение с распределением Чч(Х,У) направить на барьер перехода, то изменение Л)с(ХУ) будет пропорционально ЩХ,У), если если характерный размер неоднородностей барьеоа, вызванных излучением, не будет превосходить характерных масштабов изменения Я(ХУ). В обоих случаях пространственное распределение интенсивности Я(Х,У) преобразовывается в изменение пространственного распределения критической плотности тока 4 с(Х,У) джозефсоновского перехода, Применяяпреобразование Фурье к экспериментально измеренной зависимости изменения критического тока Ас от магнитного поля, можно получить четную часть изменения распределения плотности критического тока перехода, что в случае четного пространственного распределения интенсивности Ячеку(ХУ), как это бывает, например, в лазерных пучках, в резонаторах и в световодах, дает искомое распределение И/(Х,У). В случае произвольного распределения О/(Х,У) излучение с искомым распределением можно подать лишь на одну половину переходаи тогда произвольное распределение ЛЦХ,У), вызванное Ю(Х,У), можно восстановить по формуле,ю(Х,У) 1-Л).(х,у) = х р чьт20 К: - Ну, Ку = Нх Фо =2,07 10 Гс см ъ б б, - у г х Фо " " Фо- квант магнитного потока;Нх, Ну - компоненты напряженностимагнитного поля;б - глубина проникновения магнитногополя в переходТ,е, по измеренной зависимости Ас(Кх,Ку) восстановить произвольное искомоепростпанственное распределение ЧЧ(Х,У)электромагнитного излучения. 30 Разрешение в способе определяется характерными пространственными масштабами модуляции джозефсоновских токов диффузии квазичастиц, Эти характерные масштабы не связаны с какими-либо геометрическими размерами и могут быть сделаны малыми, в том числе и меньше длины волны А 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 и2 Л/Ь, величины же энергетических щелей 2 Л сверхпроводников соответствуют субмиллиметровому диапазону,Вследствие использования для операций кодирования и преобразования в электрический сигнал стационарного эффекта Джозефсона исключается необходимость. магнитным полем и масштабами фотоэлектрических процессов в сверхпроводящих 40 электродах, имеющими размеры длиныиспользования 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, повьшгает информативность измерений,Формула изобретения 1, Спосоо 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 кодирую- щего преобразования и определение пространственного распределения интенсивности электромагнитного излучения путем применения взаимооднозначного декодирующего преобразования к измеренной зависимости электрического сигналаот параметров кодирующего преобразования, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения процессаизмерения и увеличения пространственного разрешения, кодирование пространственного распределения и его преобразование в электрический сигнал осуществляют с помощью стационарного эффекта Джозефсона, в качестве измеряемого электрического сигнала выбирают изменение максимального джозефсоновского тока перехода под действием излучения, а в качестве параметров кодирующего преобразования выбирают пространственные частоты Кх, Ку эавлсимости плотности джоэефсоновскоотока )с(ХУ) от координат ХУ в плоскостиперехода Джоэефсона, при эам исследуемое излучение направляют на переход Джо 5 эефсска с размерами, не превосходящимиглубины проникновения магнитного поля впереход Джоэефсона, изменяют с помощьюмагнитного поля пространственные частотыКх, Ку от 0 до величины, обратной требуе 10 мому пространственному разрешению, измеря,от изменение Л 1 с максимальногоджоэефсоновского тока под действием излучения с искомым пространственным распределением интенсивности как функцию15 пространственных частот Кх, Ку, а в качестве взаимоодноэначного декодирующегопреобразования используют интегральноепреобразование Фурье,2. Способ по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я20 тем, что излучение направляют на частьбарьера перехода Джозефсона.3, Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения спектральнойобласти применимости способа в сторону25 дликных волн, излучение направляют начасть одного из сверхпроводящих электродов пеоехода Джозефсона.4. Способ по и 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения информатив 30 кости способа при измерении излучения счетн ым пространственн ым расп ределением интенсивности, излучение направляютна всю повеохность барьера перехода Джоэефсона,35 5. Способ по п,1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения информативности способа при измерении излучения счетным пространственным распределением интенсивности, излучение направляют40 на всю поверхность одного из сверхпроводящих электоодов перехода Джозефсона.1693399 мфу) Составитель Г. Плешковдактор О, Хрипта Техред М,Моргентал Коррект Т. Малецй комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 роизводственна издател аказ 4068 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изоб 113035, Москва, Ж, РауПодписноетениям и открытиям при ГКНТ СССРская наб 4/5