Заключение организации, где выполнялась диссертация (1104750)
Текст из файла
УТВЕРЖДАЮЗам. декана физического факультета МГУ,профессорА.А.Федянин«___» ______________ 2015 г.МПЗАКЛЮЧЕНИЕФизический факультет Московского государственного университетаимени М.В. ЛомоносоваДиссертация «Сверхпроводящие квантовые решетки как широкополосные активныеустройства» выполнена на кафедре атомной физики, физики плазмы и микроэлектроникиФизического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.В период подготовки диссертации соискатель Колотинский Николай Васильевичобучался в аспирантуре и работал в должности младшего научного сотрудника на кафедреатомной физики, физики плазмы и микроэлектроники физического факультета МГУимени М.В.
Ломоносова.В 2012 г. окончил Физический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова поспециальности «Физика».Удостоверение о сдаче кандидатских экзаменов выдано в 2015 г. Физическимфакультетом МГУ имени М.В. Ломоносова.Научный руководитель – доктор физико-математических наук, профессор КорневВиктор Константинович, работает в должности профессора, кафедра атомной физики,физики плазмы и микроэлектроники физического факультета МГУ имениМ.В. Ломоносова.По итогам обсуждения принято следующее заключение:ДиссертацияН.В. Колотинскогопосвященаисследованиюдостижимыххарактеристик сверхпроводящих квантовых решеток (СКР) на основе дифференциальныхквантовых ячеек и широкополосных активных устройств на основе таких СКР, в томчисле, широкополосных активных электрически малых антенн (ЭМА).
Циклисследований включает в себя как теоретический анализ исследуемых устройств, так иэкспериментальное изучение разработанных интегральных схем.Актуальность работы. Аналоговые и цифровые устройства сверхпроводниковойэлектроники, в основах физики которых лежат макроскопические квантовые эффекты всверхпроводниках, способны демонстрировать уникальные характеристики, недоступныедля полупроводниковой электроники. Очень высокое быстродействие и предельно низкаяэнергия переключения джозефсоновских элементов, а также предельно высокаячувствительность сверхпроводящих квантовых интерференционных устройств, сквидов,на их основе с энергетическим разрешением близким к постоянной Планка h, открываютширокие возможности для разработки устройств, способных работать в более высокихдиапазонах частот сигналов, обеспечивающих более высокие скорости обработкиинформации и предельно высокую чувствительность.
Прогресс в области цифровыхустройств на основе быстрой одноквантовой логики, известной как RSFQ-логика, а такжевысокочувствительных широкополосных аналого-цифровых преобразователей (АЦП),открывает, в том числе, новые возможности в развитии технологий приема, обработки изащиты информации на основе широкополосных приемных систем с прямой оцифровкойвходного сигнала. В то же время, несмотря на рекордные достижениясверхпроводниковой электроники в области высокочувствительных устройств на основесквидов, предназначенных для низкочастотных применений (до ~1 МГц), созданиеширокополосных низкошумящих сверхпроводниковых активных устройств (усилителей,активных антенн) с большим динамическим диапазоном остается нерешенной, но крайневостребованной задачей, в том числе для развития информационных технологий на основеширокополосных приемных систем с прямой оцифровкой сигналов.В настоящее время решение этой задачи связывается с использованием специальныхмногоэлементных джозефсоновских структур, получивших название сверхпроводящихквантовых решеток (СКР).
Поэтому данная работа, посвященная изучению достижимыххарактеристик СКР на основе дифференциальных квантовых ячеек и широкополосныхактивных устройств на основе таких СКР, в том числе, активных электрически малыхантенн (ЭМА), является крайне актуальной.Все результаты, представленные в диссертационной работе, получены личноавтором, либо при его непосредственном участии. Автором осуществлялись:постановка задач; разработка ряда методов численного моделирования; конструированиеузлов экспериментальной установки; проведение экспериментов и интерпретацияполученных результатов.
Соискателем совместно с соавторами проводилась подготовкапубликаций и докладов на конференциях. Значительная часть результатов исследованийдокладывалась лично автором.Практическая ценность данной работы заключается в развитии физических основпостроения сверхпроводящих квантовых решеток (СКР) на основе дифференциальныхквантовых ячеек и широкополосных активных устройств на основе таких СКР, в томчисле, активных электрически малых антенн (ЭМА), и обосновании достижимыххарактеристик таких устройств.Полученные результаты могут быть использованы в инновационных компаниях,занятых разработкой сверхпроводниковой электроники и информационных технологий, ислужить основой для последующих опытно-конструкторских разработок в области новыхтехнологий приема, обработки, и защиты информации.
Разработка технологийширокополосного приема сигналов от многих различных источников с последующейпараллельной обработкой сигналов крайне востребована. Полученные результаты смогутнайти применение в разных системах беспроводной связи: в стационарных станцияхрадиосвязи, работающих с большим количеством источников сигналов разного уровня,для увеличения их производительности и «пропускной» способности,дляодновременного приема контента различного типа и назначения; в системах,реализующих технологии удаленного доступа к вычислительным центрам и «облачные»технологии хранения и обработки информации; а также в системах, реализующих новыепринципы функционирования систем защиты информации посредством программноопределяемой связи, в рамках которой частота и тип кодировки радиосигналаустанавливается динамически в широкой полосе частот, и в комплексах специальногоназначения.В диссертации получены следующие основные результаты:1.
Выполнен аналитический и численный анализ дифференциальных квантовыхячеек, направленный на оптимизацию параметров ячеек и режимов работы. Показано, чтоиспользование таких ячеек в основе сверхпроводящих квантовых решеток даетвозможность достижения линейности выходного напряжения в ненагруженном состояниидо 100 дБ.2.
Выполнено исследование влияния нагрузки на линейность выходного напряжениясверхпроводящей квантовой решетки как активного двухполюсного элемента. Показано,что влияние достаточно высокоомной нагрузки может быть в значительной степенискомпенсировано за счет коррекции тока смещения. Для достижения линейности науровне 90 дБ импеданс нагрузки должен на порядок превышать импеданс решетки.3.
Разработана стратегия оптимального сопряжения активной ЭМА с последующимиэлементами приемной системы с низким входным импедансом, такими каксверхпроводниковый аналого-цифровой преобразователь, импеданс которого составляетнесколько Ом. Необходимые меры включают в себя уменьшение импеданса антенны засчет структуры электрического соединения квантовых ячеек в решетке, а такжеиспользование сверхпроводящего трансформатора импеданса в интерфейсе сопряженияантенны.4. Выполнено изучение размерных эффектов в активной электрически малой антеннеи их влияния на линейность выходного сигнала. Показано, что наибольшее (на порядок)влияние оказывает эффект нарушения симметрии распределения магнитного потокасигнала в квантовой ячейке, которое возникает при распространении принимаемой волнывдоль цепочки джозефсоновских переходов ячейки.5.
Выполнено экспериментальное изучение прототипа активной электрически малойсверхпроводящей антенны площадью 4,3 мм х 4,3 мм на основе СКР, содержащей 588дифференциальных квантовых ячеек с оптимизированной топологией, подтверждающеерезультаты теоретических исследований. Получены размах линейного откликанапряжения, достигающий 90 мВ, и крутизна преобразования магнитной составляющейпринимаемого сигнала 7500 мкВ/мкТ, что дает прогнозную оценку чувствительностиантенны на уровне 3·10-14 Т/Гц1/2.Содержание диссертации полностью отражено в 10 публикациях, в том числе, в 6статьях в журналах, входящих в перечень рецензируемых научных журналов, в которыхдолжны быть опубликованы основные результаты диссертаций.
По материаламдиссертации подана заявка на патент.Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:I. Статьи в журналах из Перечня ВАК[1] Kolotinskiy N., Kornev V., Sharafiev A., Soloviev I., Mukhanov O. Multielement Josephsonstructures for implementing broadband devices // Physics of Wave Phenomena. — 2013. — Vol.23, no. 4. — pp. 294–299.
doi:10.3103/S1541308X13040110.[2] Kornev V., Kolotinskiy N., Skripka V., Sharafiev A., Soloviev I., Mukhanov O. HighLinearity Voltage Response Parallel-Array Cell // Journal of Physics: Conference Series. —2014. — Vol. 507, no. 4. — p. 042018. doi:10.1088/1742-6596/507/4/042018.[3] Kornev V., Sharafiev A., Soloviev I., Kolotinskiy N., Mukhanov O. SuperconductingQuantum Arrays for Broadband RF Systems // Journal of Physics: Conference Series. — 2014.— Vol. 507, no. 4.
— p. 042019. doi:10.1088/1742-6596/507/4/042019.[4] Kornev V. K., Sharafiev A. V., Soloviev I. I., Kolotinskiy N. V., Scripka V. A., MukhanovO. A. Superconducting Quantum Arrays // IEEE Transactions on Applied Superconductivity. —2014. — Vol. 24, no. 4. — p. 1800606.
doi:10.1109/TASC.2014.2318291.[5] Kornev V., Kolotinskiy N., Scripka V., Sharafiev A., Mukhanov O. Output power andloading of Superconducting Quantum Array // IEEE Transactions on Applied Superconductivity.— 2015. — Vol. 25, no. 3. — p. 1602005. doi:10.1109/TASC.2014.2373036.[6] Sharafiev A., Kornev V., Kolotinskiy N., Mukhanov O. Microwave Dynamics ofSuperconducting Quantum Cell // IEEE Transactions on Applied Superconductivity.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
