利用夏皮罗台阶估算微波功率的方法及影响因素探究

将微波辐照到约瑟夫森结上,在结的电流电压(I-U)关系曲线中产生夏皮罗台阶。从0开始逐步增加微波功率到某一值,每一个微波功率和第0、1、2阶夏皮罗台阶高度组成的高度矩阵具有一一对应的关系。根据这个对应关系提出了一种估算微波功率的方法。在此研究基础上,分别利用电阻分流(RSJ)模型和电阻电容分流(RCSJ)模型研究约瑟夫森结中常态电阻和电容参量对夏皮罗台阶高度的影响,进而分析了结常态电阻和电容对微波功率估算精度的影响。

8mm波段Fabry-Perot谐振腔及其在约瑟夫森结特性测量中的应用

通过三维电磁仿真技术设计并制作了8mm波段Fabry-Perot谐振腔,并建立起一套Fabry-Perot谐振腔高温超导约瑟夫森结特性测试系统.用它测量了Tl2Ba2CaCu2O8(Tl-2212)高温超导薄膜双晶约瑟夫森结的毫米波辐照特性,得到高质量的夏皮罗台阶,并与在U形波导测试系统中测得的结果进行了比较,发现利用Fabry-Perot谐振腔测量技术可显著提高外加电磁场与约瑟夫森结的耦合效率,为进一步研究毫米/亚毫米波信号检测、THz波信号源等研究打下坚实的基础.

嵌入Fabry-Perot谐振腔的Tl-2212双晶约瑟夫森结的特性

采用嵌入Fabry-Perot谐振腔的方式,测量并研究Tl2Ba2CaCu2O8(Tl-2212)高温超导薄膜双晶约瑟夫森结的毫米波辐照特性。通过精细调节谐振腔的各种参数,可使双晶约瑟夫森结与外加毫米波达到最佳耦合,在最佳耦合情况下,能观察到5级明显的夏皮罗台阶。初步测量了由667个双晶约瑟夫森结组成的串联结阵列的毫米波辐射特性,得到中心频率为78.7 GHz,大约6 pW的辐射功率。

亚毫米波频段的法布里-珀罗谐振器仿真

通过对法布里-珀罗谐振器的理论分析,说明这种谐振器的基模电磁场分布具有"高斯光束"的形式,在其束腰位置近似为横电磁波,在亚毫米波频段应用于研究超导交流约瑟夫森效应具有优势。应用CST Microwave Studio 2006对其进行仿真,验证了上述特点并得到谐振模式,谐振器反射镜尺寸,反射镜曲率以及耦合方式对工作状态的影响。适当调整以上参数,可以优化腔内能量的聚集度,从而使谐振器很好地应用于观测约瑟夫森结的夏皮罗台阶。

基于高温超导双晶结的约瑟夫森效应观测实验

基于YBa2Cu3O7-δ高温超导双晶结,组建了约瑟夫森效应测试装置.利用此装置观察了直流和交流约瑟夫森效应,并测量了约瑟夫森结的临界电流和夏皮罗台阶.

嵌入Fabry-Perot谐振腔的高温超导双晶约瑟夫森结的毫米波辐照特性研究

采用嵌入Fabry-Perot谐振腔的方式,研究了Tl2Ba2CaCu2O8(Tl-2212)高温超导薄膜双晶约瑟夫森结的毫米波辐照特性.重点研究了双晶约瑟夫森结与Fabry-Perot谐振腔的耦合特性,发现放置在谐振腔中的结的位置、角度、结的图形以及Fabry-Perot谐振腔中两镜面间的距离等对耦合都有很大的影响.通过精细调节这些参数,可使双晶约瑟夫森结与外加毫米波达到最佳耦合.在最佳耦合情况下,能观察到9级明显的夏皮罗台阶.利用Fabry-Perot谐振腔技术,解决了约瑟夫森结与毫米波的耦合问题,为高温超导约瑟夫森结的毫米波及太赫兹波的辐射和检测研究奠定了基础.

本征约瑟夫森结的双面制备工艺与毫米波响应

采用基于Bi2Sr2CaCu2O8+x(BSCCO)单晶的双面工艺制备本征Josephson(约瑟夫森)结.通过单晶解理和双面氩离子刻蚀的方法,成功制备出单晶厚度小于200nm,一致性良好的本征结器件.采用准光学系统,研究了本征结在毫米波辐照下的响应.垂直于ab面方向磁场的作用使本征结在毫米波辐照下出现Shapiro(夏皮罗)台阶,而且各个结的约瑟夫森振荡是相位锁定的。