超導太赫茲高靈敏檢測器

《超導太赫茲高靈敏檢測器》是依託南京大學，由許偉偉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：超導太赫茲高靈敏檢測器
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：許偉偉
• 依託單位：南京大學

項目摘要

研究新型的超導器件構成THz波檢測器，深入研究它的THz波作用機理、回響靈敏度、噪聲機制以及套用頻段的參數分布，據此提出超導高靈敏接收機的套用方向。（1）高溫超導諧波混頻檢測器。利用YBCO雙晶結，研製THz高次諧波混頻檢測，深入研究超導核心器件與THz作用機理，噪聲產生機制，結中微缺陷對檢測器性能影響的物理機制；（2）基於超導量子比特的THz檢測器。利用超導量子比特的量子態變化，測量在THz波作用下超導體內準粒子的態密度變化，發展新的高靈敏超導THz檢測器，研究量子態的跳變，量子電容、電感與諧振電路的關聯，THz與量子態的表征；（3）THz波與非均勻空間結構材料相互作用機理，深入研究THz波局域增強和高效傳輸、調控的新機制和新方法。通過理論分析、模擬計算和實驗製備檢測器、測量其特性等方法相結合，發展基於新原理的高性能THz檢測器件。項目的研究成果將對THz高靈敏檢測技術做出貢獻。

結題摘要

項目研究了太赫茲信號與高溫超導約瑟夫森結的作用機制，混頻檢測系統性能的表征參量：噪聲、變頻效率、結與太赫茲信號的耦合效率，變頻效率與結特徵參數、本振功率、直流偏置以及諧波次數之間的關係等，為研製高靈敏太赫茲探測器奠定了基礎。利用高溫超導YBCO雙晶結為高性能THz諧波混頻器，分別針對GM制冷機與Stirling制冷機，研發出兩套高溫超導混頻檢測系統。成功實現了對623 GHz的信號的諧波混頻檢測，達到可以推廣套用的水平。利用研製的高溫超導YBCO雙晶結檢測系統，測量了高溫超導BSCCO源的THz輻射。成功的測量了BSCCO THz輻射信號源功率達到82uW，頻率為500GHz。為研發小型THz接收機的研發提供了一種全新途徑。研製了新型電路阻抗匹配加天線系統提高信號的耦合能力。設計了新型的蝶形載入蜿蜒線天線，運用到高溫超導YBCO雙晶結混頻器。在210GHz信號下，混頻器實現諧波次數高達146、變頻效率為-63.6 dB，顯示了其絕對的優越性能。對新型檢測器-超導約瑟夫森參量放大器進行了探索性研究。設計製備了基於共面波導端接SQUID的超導約瑟夫森參量放大器，測量表明參量放大的性能指標與國際主要研究小組相當，滿足了量子比特測量的要求，並探索其他的套用，為快速發展的量子信息提供了關鍵器件。