本文關鍵詞：高溫超導約瑟夫森雙晶結太赫茲諧波混頻器研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：太赫茲(THz)波段一般定義為0.1—10 THz的頻率區(qū)間,其波長在0.03—3mm范圍內,覆蓋短毫米波至遠紅外波段。盡管人們已經(jīng)認識到太赫茲波段具有非常重要的科學意義和廣泛的應用前景,但該波段仍然是一個有待全面研究和開發(fā)的電磁波波段。高溫超導約瑟夫森結具有高度的非線性以及良好的高頻相應等特性,其作為THz混頻檢測器具有噪聲低、靈敏度高、變頻效率高等優(yōu)點。本論文以高溫超導約瑟夫森雙晶結THz諧波混頻器為核心展開討論,成功制備出穩(wěn)定性好、性能優(yōu)異的高溫超導約瑟夫森雙晶結,研制了THz諧波混頻系統(tǒng),實現(xiàn)了對微弱THz信號的諧波混頻檢測。對高溫超導YBCO雙晶結混頻器的變頻效率以及噪聲溫度等參數(shù)進行了實驗測量和數(shù)據(jù)分析。具體如下：1.研究了高性能高溫超導YBCO雙晶結THz檢測器的制備方法與加工工藝,成功制備出了微橋寬度為1 μm、特征電壓為2 mV的雙晶結,并對623 GHz信號有良好的THz響應。2.展開對高溫超導YBCO雙晶結THz諧波混頻檢測的相關研究,搭建了兩套高溫超導THz混頻檢測系統(tǒng),兩套系統(tǒng)都成功實現(xiàn)對20μW、623 GHz信號的諧波混頻檢測,在諧波次數(shù)達200次以上時,也能檢測到混頻信號,表明系統(tǒng)有良好的噪聲以及高靈敏的性能。3.通過THz諧波混頻實驗,研究了高溫超導YBCO雙晶結混頻器的變頻效率與結的特征參數(shù)、結的偏置電流以及諧波次數(shù)之間的關系,得到了高溫超導混頻器最佳工作點的選取參量。4.利用研制的系統(tǒng),對YBCO雙晶結在THz波段的噪聲溫度進行了測量,在220 GHz的本振信號輻射下,測得最小噪聲溫度為1207 K。
【關鍵詞】：太赫茲 高溫超導 混頻器 變頻效率 噪聲溫度
【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN773
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 超導電子學簡介9-11
• 1.2 太赫茲波簡介11-13
• 1.3 THz波的檢測13-18
• 1.3.1 常見的THz檢測器及國內外研究現(xiàn)狀15-18
• 1.4 本論文研究的內容18-20
• 第2章 高溫超導約瑟夫森結20-32
• 2.1 約瑟夫森效應20-21
• 2.2 約瑟夫森方程21-22
• 2.3 噪聲對約瑟夫森結特性的影響22-24
• 2.4 高溫超導約瑟夫森雙晶結的制備以及表征24-32
• 2.4.1 高溫超導約瑟夫森雙晶結的制備25-29
• 2.4.2 高溫超導約瑟夫森雙晶結的表征29-32
• 第3章 高溫超導約瑟夫森結諧波混頻系統(tǒng)32-45
• 3.1 背景介紹32-37
• 3.1.1 混頻器簡介32-35
• 3.1.2 混頻器混頻原理35-37
• 3.2 YBCO雙晶結THz諧波混頻系統(tǒng)37-41
• 3.2.1 系統(tǒng)介紹37-40
• 3.2.2 系統(tǒng)改進40-41
• 3.3 混頻測量實驗結果41-45
• 3.3.1 GM制冷機上的混頻檢測41-43
• 3.3.2 液氦杜瓦上的諧波混頻實驗43-45
• 第4章 YBCO約瑟夫森雙晶結混頻器性能分析45-59
• 4.1 雙晶結混頻器的主要指標和定義45-47
• 4.1.1 變頻效率45
• 4.1.2 噪聲系數(shù)45-46
• 4.1.3 動態(tài)范圍46
• 4.1.4 隔離度46-47
• 4.2 約瑟夫森結混頻器的變頻效率的測量分析47-51
• 4.2.1 變頻效率的定義及計算47-48
• 4.2.2 變頻效率測量結果48-51
• 4.3 約瑟夫森結混頻器噪聲溫度測量51-59
• 4.3.1 Y因子法測量噪聲溫度原理51-52
• 4.3.2 液氦杜瓦中噪聲溫度測量結果52-57
• 4.3.3 GM制冷機中噪聲溫度測量結果57-59
• 第5章 總結59-60
• 參考文獻60-64
• 碩士期間研究成果64-65
• 致謝65-66

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