高温超导Josephson结混频器的分析研究

利用高温超导Josephson结已经实现了毫米波、亚毫米波波段的谐波混频.我们通过对高温超导颗粒晶界结、双晶结、内禀结的制备和混频实验对比研究,分析比较了其I-V曲线特性及其在液氮制冷下的混频结果.     

基于制冷机的高温超导谐波混频

我们分别选用了小型脉冲管制冷机以及小型G-M制冷机设计了高温超导混频测量系统,对亚毫米波段谐波混频进行了实验研究.采取了一些抑制系统噪声的措施后,在脉冲管制冷机上我们成功实现了100GHz混频,最高谐波次数达60次,在G-M制冷机上我们实现了300GHz混频,最高谐波次数达100次.     

高温超导混频器变频效率的特性分析

我们研究了基于YBCO/MgO,YBCO/YSZ约瑟夫森超导结的谐波混频器.利用小型脉冲管制冷机以及小型G-M制冷机的高温超导混频测量系统,进行了亚毫米波段谐波混频的实验研究.通过实验,测量和分析了高温超导谐波混频器的变频效率的特性及其与耦合系数、本征信号功率、直流偏置和谐波次数等参数的关系.     

高温超导约瑟夫森结太赫兹混频系统

在小型脉冲管制冷机（工作温度约60 K）上搭建了高温超导约瑟夫森结太赫兹谐波混频系统,并采取了一系列措施增强结与太赫兹波的耦合。所采取的措施主要有:研究不同基片对结的影响并最终选择MgO做为双晶结基片,设计平面周期对数天线,同时使用一个超半球硅透镜和两个离轴抛物面反射镜组成准光学系统。最终成功在小型脉冲管制冷机中获得结对623 GHz太赫兹波的响应,并且成功进行24次谐波混频实验。     

高温超导双晶结混频器噪声系数测量

噪声系数(Noise Figure,NF)是超导混频器的一个重要参数,是衡量超导混频器内部噪声、影响混频器灵敏度的一个重要指标.实验基于小型脉冲管制冷系统,搭建高温超导约瑟夫森双晶结混频器噪声系数自动测量系统,工作温度为60K.Ar离子刻蚀工艺技术制备高温超导YBa2Cu3O7-δ(YBCO)/MgO约瑟夫森双晶结,通过Y-因子噪声测量法,测量YBCO/MgO约瑟夫森双晶结混频器的噪声系数.实验成功制备了特征电压约1mV的YBCO/MgO约瑟夫森双晶结,在650GHz信号辐照下,有明显的夏皮罗(Shapiro)台阶.在210GHz信号辐照下,进行30次谐波混频,约瑟夫森双晶结在不同偏置电压点中频输出信噪比变化范围约为30dB.在77K与300K不同输入噪声功率下,测得双晶结混频器噪声系数最小值为10dB,偏置电压在300μV.     

实用高温超导混频器3mm锁相稳频源

基于小型脉冲管制冷机,设计并改善了与其配套的锁相混频系统,用约瑟夫森颗粒边界结实现了高温超导3mm波段96次谐波混频,完成了60次谐波下压控振荡器的锁相稳频实验.首次实现了基于小型脉冲管制冷机的实用高温超导混频器3mm锁相稳频源.     

高温超导YBCO双晶结毫米波谐波混频的实验研究

我们采用氧化锆双晶衬底制备了ＹＢａＣｕＯ双晶结,测量了其电流电压特性,采用液氮制冷和小型脉冲管制冷机分别实现了毫米波谐波混频实验．通过实验结果的初步讨论和比较,我们对系统的微波耦合和噪声抑制提出了改进方案     

CT-6B托卡马克装置等离子体电子迴旋辐射中热辐射和非热辐射的观测

本文中利用在基波(35GHz)或二次谐波(70GHz)混频工作的等离子体微波辐射(PME)测量仪,进行了CT-6B托卡马克装置等离子体电子迴旋辐射的实验。实验结果表明:当装置低逃逸放电时,二次谐波混频接收到的信号是与电子温度有关的热辐射信号。装置逃逸放电时,基波混频接收到的信号是与逃逸电子行为有关的非热辐射信号。 关键词：     

高温超导混频器在锁相稳频源中的应用

基于小型脉冲管制冷机,设计并改善了与其配套的锁相混频系统,用约瑟夫森颗粒边界结实现了高温超导3mm波段96次谐波混频,完成了60次谐波下压控振荡器的锁相稳频实验。首次实现了基于小型脉冲管制冷机的实用高温超导混频器3mm锁相稳频源。     

300GHz超导SIS接收机系统的设计与构建

超导SIS(Superconductor-Insulator-Superconductor)混频技术是新兴的低噪声检测技术.其卓越的低噪声性能已使其成为毫米波和亚毫米波频段灵敏度最高的谱线接收设备,接收机的自动控制和稳定性有更高的要求,研制能够长期稳定工作的接收机有很重要的意义.本文主要讨论了我们自行研究设计工作在4K温度,准光学系统的毫米波超导SIS接收机的组成部件,根据我们制备的超导SIS隧道结器件的特性指标,计算设计了300GHz波段的超导接收机天线和结的集成芯片.     

0.14THz高功率太赫兹脉冲的频率测量

提出了采用截止波导法与谐波混频法相结合的方式,进行0.14THz高功率短脉冲的频率测量.首先将两个截止频率分别为0.125和0.15THz的非标准矩形波导作为接收端,通过截止波导滤波法获得了太赫兹辐射源的频率范围.然后根据已知的频率范围,将本振频率选择为15—20GHz,则谐波混频的谐波次数确定为8.随后的Ka波段的脉冲测试和0.14THz连续波测试表明,该8次谐波混频器可用于0.14THz脉冲的混频测量.最后,0.14THz脉冲频率测量实验给出了太赫兹辐射源的准确频率为0.1465THz.该方法大大降低了对本振信号的频率要求,且结果准确可信,为长波段太赫兹脉冲的频率测量提供了一种新的思路.     

基于光纤参量环形镜的光毫米波副载波产生

提出并验证了一种基于光纤参量环形镜(OPLM)和光纤光栅(FBG)的60GHz光毫米波副载波产生方案。理论上分析了OPLM的原理特性,发现可以利用OPLM同时完成光子微波信号的高次谐波产生和抽运滤波,直接获得光毫米波副载波信号。在实验验证中,从5GHz的基频信号出发,通过调制非线性和OPLM中的四波混频和滤波过程,完成高次谐波产生和抽运分离,成功得到60GHz的光毫米波副载波信号,表现出良好的性能。     

套刻偏差对4H-SiC 浮动结结势垒肖特基二极管的影响研究

4H-SiC浮动结结势垒肖特基二极管与常规结势垒肖特基二极管相比在 相同的导通电阻条件下具有更高的击穿电压. 由p⁺埋层形成的浮动结与主结p⁺区 之间的套刻对准是实现该结构的一项关键技术. 二维模拟软件ISE的模拟结果表明, 套刻偏差的存在会明显影响器件的击穿特性, 随着偏差的增大击穿电压减小. 尽管主结和埋层的交错结构与对准结构具有相似的击穿特性, 但是当正向电压大于2 V后, 交错结构的串联电阻更大.     

高Tc超导薄膜颗粒边界的特性研究

我们通过对Ｙ系、Ｔｌ系颗粒薄膜的研究，用光刻图形技术结合控制化学湿刻的办法制备出边界结构比较单纯的薄膜颗粒边界结，用扫描电镜（ＳＥＭ）对颗粒边界貌和成分进行了分析，测量了这种颗粒边界结的直流特性和高频特性以及微波辐射功率与射频感应台阶幅度的关系，实验结果表明，用这种方法获得的单颗粒边界结具有与ＲＳＪ模型相符合的Ｊｏｓｅｐｈｓｏｎ特性。     

TlBaCaCuO双晶结太赫兹混频检测器特性研究

铊钡钙铜氧(TlBaCaCuO)材料相比钇钡铜氧(YBaCuO)来讲,具有基本不与水气发生反应,稳定性高的优点.我们制备了TlBaCaCuO双晶结,用其代替YBaCuO双晶结进行了太赫兹信号的混频检测.对TlBaCaCuO与YBaCuO双晶结的R~T特性、超导临界电流、正常态电阻、特征电压等参数进行了比较,给出了两种双晶结在空气中的退化程度随时间的关系.TlBaCaCuO双晶结显著提高了高温超导太赫兹检测器的稳定性和使用寿命.     

阶梯槽交错双栅慢波结构高频特性理论和模拟

本文基于一种阶梯槽交错双栅周期慢波结构模型,获得了该结构中的电磁场分布公式.通过场匹配方法,求出了该结构的高频色散方程和耦合阻抗表达式.以W波段行波管用的阶梯槽交错双栅为例,利用本文公式和CST-MWS电磁软件比较计算了色散和耦合阻抗特性,分析了阶梯尺寸参数对高频特性(基模色散、+1次空间谐波归一化相速和耦合阻抗)的影响.结果表明,理论和CST-MWS软件模拟有很好的一致性;相对矩形交错双栅,改善了色散特性,拓展了基模带宽,同时具有足够大的耦合阻抗和适合工程应用的机械强度,在一定程度上可以弥补矩形交错双栅周期慢波结构的不足.     

基于小型脉冲管制冷机的高温超导体混频器

文中介绍在小型脉冲管制冷机的基础上设计制作的混频系统 ,利用高温超导双晶结作为混频元件 ,实现了毫米波段的谐波混频 ,并对小型脉冲管制冷机作为高温超导体微波器件的冷源做了一定的研究。说明小型脉冲管制冷机在高温超导器件走向实用方面大有潜力。     

3mm波段上105次高温超导谐波混频

本利用高ＴｃＪｏｓｅｐｈｓｏｎ结在３ｍｍ波段上观察到了１０５次谐波混频，这是目前在此波段上谐波次数最高的报道。通过对Ｊｏｓｅｐｈｓｏｎ结和偏置电路之间连接方式的改进，使中频输出电平和信噪比都得到了提高。本还初步研究了本征频率和谐波次数对中频输出的影响。实验表明，当本征频率低于１ＧＨｚ时，中频信号的输出幅度和信噪比很难达到一定的要求，此外，对高ＴｃＪｏｓｅｐｈｓｏｎ结谐波混频在微波锁相环路中应用     

基于二极管精确电路模型的183GHz分谐波混频器设计

针对亚毫米波混频二极管管对电路模型不够精确的问题,采用场路结合协同分析,将进出二极管的频率信号分类处理,建立了一种应用于亚毫米波分谐波混频器电路的反向并联二极管对精确电路模型。基于获取的管对精确电路模型,建立了全局性的分谐波混频器电路的集总元件等效电路模型,设计并实现了一款183GHz分谐波混频器。测试结果表明混频器在本振频率为92GHz、功率为2mW,射频频率176~192GHz范围内,双边带变频损耗小于6.8dB,等效噪声温度小于800K,在182GHz测得最小双边带变频损耗为4.9dB,与仿真数据吻合较好。     

金纳米颗粒等离激元对不同形貌氧化锌薄膜发光性能的调控

采用化学气相沉积法制备了纳米棒状的氧化锌纳米结构薄膜和没有纳米棒的氧化锌薄膜,通过直流溅射在所制备的有纳米棒和没有纳米棒的氧化锌薄膜上淀积约3 nm厚的金纳米颗粒薄膜,研究了金纳米颗粒对不同表面形貌氧化锌薄膜的发光特性的影响。实验发现金纳米颗粒的存在使具有纳米棒的氧化锌薄膜的紫外发射增强,但使来自缺陷的可见光发射受到很大的抑制。通过比较有纳米棒和没有纳米棒的氧化锌薄膜在镀金纳米颗粒前后的发光特性,发现金表面等离激元对氧化锌发光的调控取决于氧化锌的表面形貌,纳米棒的存在更有利于金纳米颗粒等离激元调控氧化锌的发光特性。