Комплексное экспериментально-теоретическое исследование фундаментальных процессов, лежащих в основе криогенной электроники, квантовых оптических систем и измерения их характеристик

Предложены методики измерения характеристик биполярных гетеропереходных SiGe СВЧ транзисторов, полевых СВЧ транзисторов с высокой подвижностью электронов, полевых транзисторов с управляющим p-n переходом при температуре 77 К. При комнатной температуре методики дают хорошее согласие полученных данных с данными, представленными производителем, и показывают их применимость при измерении характеристик при криогенных температурах. Установлены особенности в поведении характеристик рассмотренных транзисторов при понижении температуры до криогенных значений. Выявлена необходимость ограничения области рабочих токов и напряжений для каждого типа транзисторов, обеспечивающих максимальное усиление и пониженное потребление мощности. Разработаны криогенные коаксиальные порошковые фильтры с разъемами типа SMA с использованием фильтрующих свойств различного рода поглотителей, размещенных в измерительных линиях. Показано, что образцы с заполнением внутреннего объема между катушкой и стенкой медной трубки составом из металлического порошка или СВЧ поглотителя обеспечивают хорошее затухание высокочастотного сигнала. Кроме того, за счет заполнения, такие фильтры выполняют функцию термализации измерительных линий внутри криостата растворения. Образцы с заполнением смесью железного порошка и двухкомпонентного поглотителя СВЧ-энергии ЗИПСИЛ 720 РПМ-Э показали наибольший уровень затухания сигнала на высоких частотах. При этом измеренные значения последовательных сопротивлений показывают, что принцип действия у этих заполнителей разный. Последовательное сопротивление железного порошка значительно увеличивается с ростом частоты, а добротность резонансных пиков очень низкая. У поглотителя СВЧ-энергии последовательное сопротивление увеличивается с ростом частоты незначительно. Однако затухания сигнала на высокой частоте выше, чем у образца с железным порошком. Это означает что в поглотителе затухание на высоких частотах происходит в материале диэлектрика, который имеет высокое значение тангенса диэлектрических потерь. У железного порошка, затухание происходит за счет скин эффекта и потерь на поверхности зерен. Определены параметры согласования излучения диодного лазера с внешним резонатором с оптическим волокном, позволяющие обеспечить требуемые пространственные характеристики пучка. При исследовании различных типов оптических волокон установлено, что при последовательном соединении многомодового и одномодового волокон пропускание волоконного тракта можно увеличить в 2,7 раза по сравнению с трактом, в котором используется только одномодовое волокно. Также продемонстрировано, что световой пучок, изначально имевший эллиптическое сечения с соотношением осей 2:1, после прохождения одномодового волокна приобретает сечение, близкое к круглому. Зарегистрированы серии КПН резонансов при многочастотной накачке при различных параметрах ОВЧ модуляции. Исследованы зависимости характеристик резонансов при изменении амплитуды ОВЧ модуляции и неизменной частоте. Получены экспериментальные зависимости и определены параметры, при которых достигаются КПН резонансы с оптимальными характеристиками. Исследованы зависимости характеристик резонансов при изменении частоты ОВЧ модуляции и неизменной амплитуде. Обнаружено, что изменение частоты ОВЧ модуляции не приводит к существенным изменениям характеристик резонансов. Для исследований микроволновых резонаторов разработан и протестирован на экспериментальных данных надежный алгоритм определения начальных параметров резонансных кривых лоренцевской формы. К преимуществам метода относятся высокая устойчивость и низкие требования к отношению сигнал-шум. Проведены численные эксперименты прохождения импульсных паттернов по оптическому волокну с особенностями пространственного распределения дисперсионного профиля. Показана возможность разрушать и восстанавливать импульсные паттерны на участках волокна с дисперсией разных знаков. Предложен алгоритм генерации и передачи закрытого ключа в телекоммуникационных системах, работающих в режиме лазера, проведены первые экспериментальные исследования таких систем. Для уменьшения результирующей погрешности при обработке результатов измерений предложен способ, основанный на использовании метода моментов для полных достаточных статистик. Полученные оценки являются функцией полных достаточных статистик, что обеспечивает минимизацию квадратичной функции потерь. При представлении измеряемого параметра в виде линейной комбинации начальных моментов достаточных статистик произвольного порядка полученные оценки являются эффективными (несмещенными и с минимальной квадратичной функцией потерь).