高温超导约瑟夫森双晶结太赫兹谐波混频器研究

发布时间：2017-03-30 15:03

  本文关键词：高温超导约瑟夫森双晶结太赫兹谐波混频器研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：太赫兹(THz)波段一般定义为0.1—10 THz的频率区间,其波长在0.03—3mm范围内,覆盖短毫米波至远红外波段。尽管人们已经认识到太赫兹波段具有非常重要的科学意义和广泛的应用前景,但该波段仍然是一个有待全面研究和开发的电磁波波段。高温超导约瑟夫森结具有高度的非线性以及良好的高频相应等特性,其作为THz混频检测器具有噪声低、灵敏度高、变频效率高等优点。本论文以高温超导约瑟夫森双晶结THz谐波混频器为核心展开讨论,成功制备出稳定性好、性能优异的高温超导约瑟夫森双晶结,研制了THz谐波混频系统,实现了对微弱THz信号的谐波混频检测。对高温超导YBCO双晶结混频器的变频效率以及噪声温度等参数进行了实验测量和数据分析。具体如下：1.研究了高性能高温超导YBCO双晶结THz检测器的制备方法与加工工艺,成功制备出了微桥宽度为1 μm、特征电压为2 mV的双晶结,并对623 GHz信号有良好的THz响应。2.展开对高温超导YBCO双晶结THz谐波混频检测的相关研究,搭建了两套高温超导THz混频检测系统,两套系统都成功实现对20μW、623 GHz信号的谐波混频检测,在谐波次数达200次以上时,也能检测到混频信号,表明系统有良好的噪声以及高灵敏的性能。3.通过THz谐波混频实验,研究了高温超导YBCO双晶结混频器的变频效率与结的特征参数、结的偏置电流以及谐波次数之间的关系,得到了高温超导混频器最佳工作点的选取参量。4.利用研制的系统,对YBCO双晶结在THz波段的噪声温度进行了测量,在220 GHz的本振信号辐射下,测得最小噪声温度为1207 K。
【关键词】：太赫兹 高温超导 混频器 变频效率 噪声温度
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN773
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 超导电子学简介9-11
• 1.2 太赫兹波简介11-13
• 1.3 THz波的检测13-18
• 1.3.1 常见的THz检测器及国内外研究现状15-18
• 1.4 本论文研究的内容18-20
• 第2章 高温超导约瑟夫森结20-32
• 2.1 约瑟夫森效应20-21
• 2.2 约瑟夫森方程21-22
• 2.3 噪声对约瑟夫森结特性的影响22-24
• 2.4 高温超导约瑟夫森双晶结的制备以及表征24-32
• 2.4.1 高温超导约瑟夫森双晶结的制备25-29
• 2.4.2 高温超导约瑟夫森双晶结的表征29-32
• 第3章 高温超导约瑟夫森结谐波混频系统32-45
• 3.1 背景介绍32-37
• 3.1.1 混频器简介32-35
• 3.1.2 混频器混频原理35-37
• 3.2 YBCO双晶结THz谐波混频系统37-41
• 3.2.1 系统介绍37-40
• 3.2.2 系统改进40-41
• 3.3 混频测量实验结果41-45
• 3.3.1 GM制冷机上的混频检测41-43
• 3.3.2 液氦杜瓦上的谐波混频实验43-45
• 第4章 YBCO约瑟夫森双晶结混频器性能分析45-59
• 4.1 双晶结混频器的主要指标和定义45-47
• 4.1.1 变频效率45
• 4.1.2 噪声系数45-46
• 4.1.3 动态范围46
• 4.1.4 隔离度46-47
• 4.2 约瑟夫森结混频器的变频效率的测量分析47-51
• 4.2.1 变频效率的定义及计算47-48
• 4.2.2 变频效率测量结果48-51
• 4.3 约瑟夫森结混频器噪声温度测量51-59
• 4.3.1 Y因子法测量噪声温度原理51-52
• 4.3.2 液氦杜瓦中噪声温度测量结果52-57
• 4.3.3 GM制冷机中噪声温度测量结果57-59
• 第5章 总结59-60
• 参考文献60-64
• 硕士期间研究成果64-65
• 致谢65-66

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;我国高温超导研究取得重大突破[J];发明与革新;2001年05期

2 Peter Singer;;磁学是实现高温超导的关键[J];集成电路应用;2006年10期

3 杨天信;谢毅立;胡来平;王生旺;王贤华;;我国高温超导技术研究现状[J];中国电子科学研究院学报;2008年02期

4 ;美科学家造出高温超导“薄膜”[J];真空电子技术;2009年02期

5 杜丽 ,吴捷;美国超导研究动向[J];系统工程与电子技术;1989年02期

6 赵玉洁;;高温超导在电子战和微波系统中的应用[J];无线电工程;1992年03期

7 经东;1992年北京国际高温超导研讨会议[J];固体电子学研究与进展;1992年03期

8 刘广荣;;中国科学家问鼎高温超导体研究前沿[J];半导体信息;2008年04期

9 于文震;范义晨;陆明;杨玉光;;高温超导技术在电子装备中的应用探讨[J];真空电子技术;2009年01期

10 李丹,李国桢,唐义平;高温超导3mm波成像技术研究[J];低温与超导;2001年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 杨天信;谢毅立;;高温超导技术在国外军事装备中的应用综述[A];第十届中国科协年会论文集（四）[C];2008年

2 林良真;;高温超导体及其电力应用研究[A];全国电工理论与新技术学术年会（CTEE'2001）论文集[C];2001年

3 秦晓梅;杨留响;李凤英;靳常青;;高温高压下无限层CaCuO_2的p型掺杂[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年

4 孙本哲;张影;李茂林;张炳森;何宁;祁阳;;La掺杂对Bi系高温超导体相组成和微观形貌的影响[A];2008全国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2008年

5 王金星;;高温超导在磁共振成像中的应用[A];2000年材料科学与工程新进展（上）——2000年中国材料研讨会论文集[C];2000年

6 陈彦斌;王涛;李申阳;;基于高温超导的遥感接收技术研究[A];第二届高分辨率对地观测学术年会论文集[C];2013年

7 林良真;;超导电力技术发展动态与前景[A];中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十四届学术年会论文集（下册）[C];2008年

8 张国民;;高温超导储能技术[A];第一届全国储能科学与技术大会摘要集[C];2014年

9 栾广富;项立峥;黄定忠;王德丰;;高温超导电动机研制和试验研究[A];上海市制冷学会二○○一年学术年会论文集[C];2001年

10 金建勋;郑陆海;;基于LabVIEW的高温超导伏安特性测试系统[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集（二）[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 记者 祝福　通讯员 关雷 樊宇;包头高温超导产品生产线开工[N];内蒙古日报(汉);2009年

2 本报记者　贾婧;为高温超导应用护航[N];科技日报;2006年

3 莫文;掌握前沿技术 创造一流成果[N];中国知识产权报;2006年

4 记者白茂槐;包头开建高温超导产品生产线[N];中国冶金报;2009年

5 本报记者 石珊珊 马亮;美国超导:高温超导技术商业化的领军者[N];机电商报;2009年

6 本报记者 张佳星;从铜导线到高温超导[N];科技日报;2009年

7 刘东然;我国首个高温超导通信基地连续运行超3年[N];中国知识产权报;2009年

8 学生记者 季耿　李荣沙 付东篱 吴婷婷;微波通信低功耗 高温超导送“福音”[N];新清华;2010年

9 见习记者 潘高颖;英纳超导：重点布局转向工业领域[N];上海证券报;2011年

10 记者 赵姝婧;我国高温超导应用研究取得重大突破[N];新清华;2012年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 蒋婧;不同外磁场中高温超导块材悬浮特性实验研究[D];西南交通大学;2015年

2 郑s

本文编号：277391