超导太赫兹高灵敏检测器

基本信息
批准号:61571219
项目类别:面上项目
资助金额:69.00
负责人:许伟伟
学科分类:
依托单位:南京大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:郭大元,翟计全,安德越,郁梅,李永超,张明义,黄顺利,许颖超
关键词:
超导接收机超导薄膜超导谐振腔特性测试超导材料制备
结项摘要

Research several new superconducting device THz wave detector, in-depth study of its THz wave mechanism, response, sensitivity, the parameters of the noise mechanism and application of spectrum distribution, on the basis of which the application direction of superconducting high sensitive receivers.1) high temperature superconducting harmonic mixing detector. Use of YBCO bicrystal junction , developed THz higher harmonic mixing detection, further study of superconducting core components and the mechanism of THz noise generation, the influence of the detector performance of micro defects in junction on the physical mechanism;2) THz detector based on superconducting qubits. Using quantum state change of superconducting qubits, measured superconducting quasiparticle state density changes under the THz wave action, development of new high sensitive superconducting THz detector, research the relationship of quantum state jump, quantum capacitor, inductor and resonant circuit, THz and characterization of quantum states;3) THz wave interaction mechanism with non-uniform spatial structure material, further study of THz wave local enhancement and efficient transmission, new mechanisms and method of control. By theoretical analysis, numerical simulation and experiment preparation, method of measuring its characteristics, development high-performance THz detection device based on the new principle. The research result of the project will make contribution to THz high sensitive detection technology.

研究新型的超导器件构成THz波检测器,深入研究它的THz波作用机理、响应灵敏度、噪声机制以及应用频段的参数分布,据此提出超导高灵敏接收机的应用方向。1)高温超导谐波混频检测器。利用YBCO双晶结,研制THz高次谐波混频检测,深入研究超导核心器件与THz作用机理,噪声产生机制,结中微缺陷对检测器性能影响的物理机制; 2)基于超导量子比特的THz检测器。利用超导量子比特的量子态变化,测量在THz波作用下超导体内准粒子的态密度变化,发展新的高灵敏超导THz检测器,研究量子态的跳变,量子电容、电感与谐振电路的关联,THz与量子态的表征;3)THz波与非均匀空间结构材料相互作用机理,深入研究THz波局域增强和高效传输、调控的新机制和新方法。通过理论分析、模拟计算和实验制备检测器、测量其特性等方法相结合,发展基于新原理的高性能THz检测器件。项目的研究成果将对THz高灵敏检测技术做出贡献。

项目摘要

项目研究了太赫兹信号与高温超导约瑟夫森结的作用机制,混频检测系统性能的表征参量:噪声、变频效率、结与太赫兹信号的耦合效率,变频效率与结特征参数、本振功率、直流偏置以及谐波次数之间的关系等,为研制高灵敏太赫兹探测器奠定了基础。.利用高温超导YBCO双晶结为高性能THz谐波混频器,分别针对GM制冷机与Stirling制冷机,研发出两套高温超导混频检测系统。成功实现了对623 GHz的信号的谐波混频检测,达到可以推广应用的水平。.利用研制的高温超导YBCO双晶结检测系统,测量了高温超导BSCCO源的THz辐射。成功的测量了BSCCO THz辐射信号源功率达到82uW,频率为500GHz。为研发小型THz接收机的研发提供了一种全新途径。.研制了新型电路阻抗匹配加天线系统提高信号的耦合能力。设计了新型的蝶形加载蜿蜒线天线,运用到高温超导YBCO双晶结混频器。在210GHz信号下,混频器实现谐波次数高达146、变频效率为-63.6 dB,显示了其绝对的优越性能。.对新型检测器-超导约瑟夫森参量放大器进行了探索性研究。设计制备了基于共面波导端接SQUID的超导约瑟夫森参量放大器,测量表明参量放大的性能指标与国际主要研究小组相当,满足了量子比特测量的要求,并探索其他的应用,为快速发展的量子信息提供了关键器件。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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