微波与热偏置下超导HEB太赫兹直接检测器的性能比较

本文介绍了一种基于超导氮化铌(NbN)热电子测辐射热计(HEB)的太赫兹(THz)直接检测器,并利用直流读出法和微波反射读出法,对微波与热偏置下HEB直接检测器的性能进行了比较.通过直流读出法,在最佳工作点处,测得微波偏置与热偏置条件下检测器的电流响应率分别为244A/W和20A/W,光学噪声等效功率(NEP)分别为4.5pW/√Hz和6.8pW/√Hz.相比于热偏置,微波偏置能够大大提高检测器的响应率.此外,我们利用微波反射读出法对微波偏置和热偏置下检测器的性能进行了比较.两种读出方式均可很好的表征检测器的性能,而相比于直流读出法,微波反射读出法更易于扩展到多像素阵列,同时具有很快的读出速度,对快速THz脉冲信号的检测具有重要意义.     

基于FPGA 的超导动态电感探测器频梳读出信号产生

超导动态电感探测器(Kinetic Inductance Detectors, KIDs) 作为一种新型的超导探测器, 在天文学等领域得到了广泛应用, 具有高灵敏度、 高能量分辨率等优点, 并且可以通过频域复用直接扩展到大型阵列. 然而, 为了支持上千像素的探测,KIDs 阵列需要产生复杂的频梳信号, 占用较大的信号带宽. 因此, 数模转换器件(Digital-to Analog Converter, DAC) 的采样率对于 KIDs 阵列的读出电路实现至关重要. 基于JESD204B 传输协议的高速 DAC相较于传统低电压差分信号(Low-Voltage Differential Signaling, LVDS) 协议的转换器具有更高的采样率和传输速率, 可用于频梳信号波形的产生. 为此, 本文提出了一种基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA) 的设计, 以 Xilinx 公司 Kintex-7 系列 FPGA 为主控芯片, 通过高速串行接口JESD204B 和高速 DAC 芯片AD9136 实现高速数据传输,DAC 采样率为2 GSPS, 能生成带宽为1 GHz 的基带信号. 实验结果表明, 该设计能够有效地生成复杂的频梳信号, 具有较高的信号质量和灵活性, 解决了传统 DAC 及直接数字频率合成(Direct Digital Synthesizer, DDS) 器件难以产生复杂多变波形的难题, 有助于拓展 KIDs 阵列的工程应用.