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.     

2～6 GHz范围内二苯并呋喃的纯旋转光谱（英文）

本文使用自己搭建的宽带啁啾脉冲傅里叶变换微波谱仪对二苯并呋喃在2～6 GHz范围内的转动光谱的测量和归属.对微波光谱的分析获得了40个b型跃迁的归属,精确地确定了旋转常数A=2278.19770(38) MHz、B=601.12248(10) MHz和C=475.753120(98) MHz.     

YBa2Cu3O7-δ/LaAlO3和Tl2Ba2CaCu2O8/LaAlO3高温超导薄膜内的应变对其微波表面电阻影响的研究

YBa2Cu3O7-δ/LaAlO3 (YBCO/LAO) 超导薄膜是通过热蒸发沉积方法制备的,实验中使用的Tl2Ba2CaCu2O8/LaAlO3 (TBCCO/LAO) 超导薄膜是通过直流磁控溅射方法制备的.通过分析两片超导薄膜的XRD谱计算出了两片超导薄膜内的应变,ΔCY=4.8483×10-3;ΔCT=8.5272×10-5,结果显示YBCO超导薄膜内的应变要大于TBCCO超导薄膜内的应变.另外,采用共面谐振技术研究这两片超导薄膜内的微波表面电阻随温度的变化,结果表明YBCO超导薄膜具有更大的微波表面电阻.分析和讨论了应变对超导薄膜微波表面电阻的影响.     

具有横向磁晶各向异性的钴纳米线的微波吸收性能

使用电化学脉冲沉积法制备了磁晶各向异性易磁化方向(c轴)垂直纳米线长轴方向的钴纳米线.受到磁晶各向异性、静磁相互作用等因素与形状各向异性相互竞争的结果,纳米线阵列的磁滞回线显示出较弱的磁各向异性.此外,在2—18 GHz频率范围内,纳米线/石蜡复合材料的介电色散谱的虚部在5 GHz处有一个主峰,在10 GHz附近有一个较弱的峰;德拜弛豫特性和材料的电导率对这两个峰的形成均有贡献.同时,其磁导率色散谱的虚部在频率为6.1 GHz处有一个主峰,在10 GHz以上有两个较微弱的峰. 前一个峰源于自 关键词： 钴纳米线 介电色散谱 磁导率色散谱 微波吸收剂     

2∽6 GHz范围内二苯并呋喃的纯旋转光谱

本文使用自己搭建的宽带啁啾脉冲傅里叶变换微波谱仪对二苯并呋喃在2∽6 GHz范围内的转动光谱的测量和归属. 对微波光谱的分析获得了40个b型跃迁的归属，精确地确定了旋转常数A=2278.19770(38) MHz、B=601.12248(10) MHz和C=475.753120(98) MHz.     

关于微波感应直流电压现象的理论

在一个开路(即未和直流电源相联)的约瑟夫逊隧道结上以微波辐照,隧道结的两端便出现一定的直流电压。这就是微波感应电压现象。 文献[1]报道了Chen等人的实验结果。他们采用尺寸很小的Pb-PbOx-Pb结。隧道结的结平面面积约10~(-6)cm~2;结电阻为1Ω;临界电流I_c(在1.4K时)为1.1mA.在10GHz的微波辐照下,结两端出现的直流电压V_n是断续的,和微波频率υ在如下关系:     

光阴极注入器超导加速腔集成实验研究

 光阴极超导加速器实验系统由四倍频Nd：YAG锁模激光器、Cs₂Te光阴极、2+1/2微波电子枪、L波段3.5MW脉冲微波源,1.3GHz单腔超导铌腔,500W连续微波源,超导腔束管耦合器,4.2K低温恒温容器,液氦制冷系统,同步控制系统,束流参数诊断,真空系统等构成。2001年6月在中物院进行了光阴极超导加速器原理性实验,测得超导加速段能量增益0.58MeV,微脉冲束流强度0.1A,取得了预期的实验结果。     

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.     

1.5GHz铌腔RF超导的实验研究

北京大学重离子所自1988年开始“超导腔”课题的研究工作,经过三年不懈努力获得了重大进展,受到国内外同行与专家的好评。本文详述了此课题的实验准备工作及低温超导物理实验过程,总结了RF(射频)超导实验技术、微波及锁相测量技术、腔体的后处理技术、计算机模拟设计及计算机控制、数据获取与处理等有关工作的进展和成果。目前,1.5GHz铌腔在CW模式的低温超导实验中获得了8.6MV/m(Q_o=6.5×10~8)的加速梯度,并在2K温度时,测得Q_o=8×10~9,这些实验结果达到了当前国际上的先进水平。     

基于光学-微波同步的低噪声微波产生方法

低噪声微波在冷原子光钟、光子雷达、大科学装置远程同步等领域具有重要的应用价值.本文介绍了一种基于光学-微波相位探测技术的低噪声微波产生方案,利用光纤环路光学-微波鉴相器,将超稳激光的频率稳定度相干传递至介质振荡器.实验采用梳齿相位参考至超稳激光的窄线宽掺铒光纤飞秒光学频率梳,结合光纤环路光学-微波鉴相器和精密锁相装置,将7 GHz介质振荡器同步至光频梳重复频率的高次谐波,同步后的光脉冲序列与微波信号的剩余相位噪声为–100 d Bc/Hz@1 Hz,定时抖动为8.6 fs [1 Hz—1.5 MHz];通过搭建两套低噪声微波产生系统,测得7 GHz微波的剩余相位噪声为–90 d Bc/Hz@1 Hz,对应的频率稳定度为4.8×10^–15@1 s.该研究结果对基于光学相干分频的低噪声微波产生提供了一种新思路.     

微波表面电阻TC90方案的测量精度实验分析

由于超导薄膜的表面阻抗Rs这一参量对超导微波元件的设计和开发有很重要意义,测量超导薄膜的表面阻抗Rs也就非常重要.目前国际上制定了高温超导薄膜在微波波段上表面阻抗Rs电特性的标准测量方案:IEC/TC90.此方案采用介质杆谐振器法测量表面阻抗的原理,使用蓝宝石介质杆和超导膜组成的谐振器法测量超导膜的Rs.本文分析了各个测量量对标准测量方案的测量精度,分析了在12GHz微波频率下,系统的各个实际部件的加工误差.认为频谱曲线的测量误差,即背景误差对最终测量结果Rs的影响是主要的.     

S波段高温超导滤波器的研制

本文采用全波电磁仿真分析方法,在YBCO/LAO/YBCO双面超导薄膜(介电常数为23.5)上设计并研制了具有内部耦合的8级高温超导(HTSC)小型化多曲折滤波器,在77K时基本未经调谐测得其中心频率为3.6GHz,带宽为200MHz,通带内插入损耗<0.2dB,回波损耗优于-20dB,带外抑制优于50dB.本文研制的S波段高温超导滤波器在移动通讯和卫星通讯领域具有广泛的应用前景,测试结果表明,滤波器具有较为优异的性能.     

HEB太赫兹混频器使用微波补偿的稳定方法

我们对氮化铌(NbN)热电子测热辐射计(Hot Electron Bolometer,简称:HEB)的太赫兹(Terahertz,简称:THz)混频器的稳定性进行了研究,并探讨了相应的简易稳定方法.我们测量了HEB THz混频器在4.2K温度下使用0.65THz本振源(Local Oscillator,简称:LO)的中频输出.为了稳定混频器的工作点,我们采用了一个具有微波补偿功能的反馈回路.在这个反馈回路里,我们使用的微波补偿频率(10GHz)远远低于NbN HEB混频器的工作频率(0.65THz),以补偿混频器的THz LO功率波动.这使系统的艾伦时间(Allan time)增加到22s以上,从而改善了系统的稳定性.     

超高灵敏度太赫兹超导探测技术发展

太赫兹波段占有宇宙微波背景(CMB)辐射以后宇宙空间近一半的光子能量,该波段在天文学研究中具有不可替代的作用,因此太赫兹天文学的研究,具有极其重要的科学意义。本文系统介绍了基于超高灵敏度太赫兹超导探测技术的太赫兹相干探测器发展状况,包括超导隧道结混频器(SIS)和超导热电子混频器(HEB),以及以超导动态电感探测器(MKIDs)和超导相变边缘探测器(TES)为代表的非相干探测器的研究。在此基础上,展望了该领域未来发展趋势,对我国太赫兹天文探测技术的发展具有一定的参考意义。     

YBa2Cu3O7-δ薄膜微结构的同步辐射三维倒空间扫描研究

高温超导薄膜因其微波表面电阻低,可用于尖端高温超导微波器件的制作.然而由于高温超导材料特殊的二维超导机制和极短的超导相干长度,高温超导材料的微波表面电阻对微结构特别敏感.为了探究高温超导材料微结构和微波电阻的联系,采用脉冲激光沉积(PLD)技术在(001)取向的MgO单晶衬底上生长了不同厚度的YBa₂Cu₃O_7-δ(YBCO)薄膜.电学测量发现不同厚度的样品超导转变温度、常温电阻差别不大,但超导态的微波表面电阻差异很大.同步辐射三维倒空间扫描(3D-RSM)技术对YBCO薄膜微结构的表征表明:CuO₂面平行于表面晶粒(c晶)的多寡、晶粒取向的一致性是造成超导态微波表面电阻差异的主要原因.     

液氮温区的小型高频信号检测系统

研究了高温超导约瑟夫逊结的高频信号辐照响应;建立了简便的小型液氮制冷设备,提供79K的工作温度;研究了GPIB仪器控制技术,编写了数据采集软件,利用带有GPIB接口卡的个人电脑以及两个型号为HP34401A的惠普数字多用表,建成一个自动化快速测量系统;利用自动化测量系统测量并研究了高温超导约瑟夫逊结在79K下的直流电流-电压特性曲线以及98GHz高频信号辐照的电压响应和相应的频谱特性。     

掺银YBCO高Tc超导体的毫米波表面电阻

实验测量了掺银 YBCO 高 T_c 超导材料在八毫米波段的表面电阻与温度的关系,在20K和35.6GHz 时的微波表面电阻为2.7×10~(-2)Ω.对实验结果进行了理论分析.     

双介质谐振器法测量超导薄膜的表面电阻

介绍了清华大学物理系研制的一个测量高温超导薄膜微波表面电阻的系统,展示了测量的原理和过程.本系统是按照目前国际上高温超导薄膜的微波表面电阻的测量标准方案(ICE/TC90)选定的 TE011- TE013双介质谐振器法来对超导薄膜进行测量.介质谐振器谐振的中心频率约为11.96 GHz,具有很高的准确性和灵敏度.在液氮(77 K)温度下,用物理所提供的两片YBCO薄膜测量,TE011和TE013模式的无载Q值分别达到5.57×10 5和1.51×10 6, 就我们所知,这是国内所报道的最高Q值.其Rs(77 K,10 GHz)平均值为263微欧.因此,本系统可以较为准确地测量表面电阻很小(300微欧以下)的高温超导薄膜.     

MgO单晶基片上YBCO高温超导薄膜的制备

在2英寸MgO(001)单晶基片上,采用直流溅射法,通过基片高温退火,成功制备了性能优越的YBa2C3O7-δ(YBCO)双面超导薄膜,能够满足超导滤波器的设计要求。X射线衍射(XRD)分析表明经过退火的基片上生长的YBCO薄膜与基片有单一的外延取向关系;用原子力显微镜(AFM)和高能电子衍射(RHEED)分析高温退火对基片表面状况的改变。结果表明制备的YBCO薄膜具有很好的超导电性,薄膜临界电流密度Jc(77K,0T)≈2.5×106A/cm2,微波表面电阻Rs(10GHz,77K)≈0.16mΩ。     

采用CVD异位退火和双温区HPCVD工艺制备MgB_2/B/MgB_2多层膜北大核心CSCD

介绍了采用了MgB2薄膜的化学气相沉积(CVD)异位退火和双温区混合物理化学气相沉积(HPCVD)制备技术,并以B膜作为势垒层在多晶的Al2O3基底上制作了三明治结构的MgB2/B/MgB2多层膜.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和标准四线法对制备的MgB2/B/MgB2多层膜的断面结构、超导薄膜晶体结构及超导特性进行了测量研究.结果表明,制备的MgB2/B/MgB2多层膜结构清晰,底层和顶层超导薄膜显示出良好的超导特性.