超导太赫兹辐射源物性与调控研究
[Abstract]:The superconducting terahertz radiation source prepared by high temperature superconducting intrinsic Josephson junction array (Bi_2Sr_2CaCu_2O_8 single crystal) is suitable for its special device characteristics, such as continuous wave, continuously adjustable radiation frequency and moderate frequency range. Because of its considerable power, researchers are paying more and more attention to it, which is expected to be a continuous wave terahertz radiation source suitable for practical application, and to promote the development of terahertz technology. In the process of studying superconducting terahertz radiation source, we have created a comprehensive testing system which integrates the radiation characteristics of superconducting terahertz radiation source and the low-temperature scanning laser microscope imaging test. The system can simultaneously detect the external radiation characteristics of the superconducting terahertz radiation source and the electromagnetic energy distribution and temperature distribution inside the device. This test system has greatly helped us to deepen our understanding of the physics of superconducting terahertz radiation sources and to improve the design of superconducting terahertz radiation sources and improve the performance of superconducting terahertz radiation sources. Using the integrated measurement system, we study the relationship between the radiation characteristics of the radiation source devices and the electromagnetic standing waves inside the devices. When the radiation power of the device reaches the peak, the standing wave pattern satisfying the relationship between the resonant mode and the frequency is measured in the device, and the conclusion of the electromagnetic resonance enhanced radiation power in the device is obtained. After understanding the device physics of the radiation source through the comprehensive test system, we designed and fabricated the superconducting terahertz radiation source with original structure according to the practical application demand. At the same time, the external regulation technology to improve the radiation characteristics of terahertz radiation source is also proposed. In order to meet the requirements of practical applications for the regulation of terahertz radiation sources, we have designed a "three-terminal independent" superconducting terahertz radiation source. Different from the traditional superconducting terahertz radiation source, the superconducting terahertz radiation source has three electrodes. By using special current bias, a movable high temperature heat region can be generated in the superconducting terahertz radiation source. By controlling the position of the high temperature heat region inside the radiation source, the radiation frequency can be adjusted in the range of 8 when the total bias current is fixed, and in the case of fixed current bias ratio, the adjustable range of the radiation frequency is from 10 to 20. Therefore, through this device structure, we can control the radiation characteristics of superconducting terahertz radiation source. In addition, inspired by the special physical phenomenon that the high temperature heat region produced by the Joule heat of the device affects the radiation characteristics of the superconducting terahertz radiation source, we propose to use an external heat source to excite the radiation source device. And then tuning the radiation characteristics of the radiation source control scheme. After the focused laser beam is used to control the radiation source device, the power of the radiation source can be continuously adjusted between 100% and 175%. By studying the relationship between the radiation power of the laser beam and the position of the laser and the intensity of the laser, we obtained the mechanism of the superconducting terahertz radiation source by using the aggregated laser beam as an additional heat source. The laser beam can be used to tune the superconducting radiation source. In summary, by designing and building an original testing system, we have studied various physical phenomena in superconducting terahertz radiation sources, and put forward that, The novel superconducting terahertz radiation source device and the innovative terahertz radiation source external tuning scheme are realized to meet the requirements of practical application in the regulation of terahertz radiation source.
【学位授予单位】:南京大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O551;O441.4
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,本文编号:2404552
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