热涨落作用下准静态单结SQUID磁通响应关系

本文讨论了单结 SQUID 的磁通响应时间,得到了平衡态时全磁通的分布,并由此得到了热涨落使准静态磁通响应曲线不同于无噪声时的情形.热涨落可以使无迴滞单结 SQUID 的临界电流下降,电流-位相关系畸变,也可以使有迥滞单结 SQUID 的迴滞消失.最后我们讨论了相应的 RF-SQUID 的特性曲线.     

热噪声作用下损耗模式RF—SQUID磁通跃迁性质的研究

本文从能量角度讨论了损耗模式 RF-SQUID 特性及磁通跃迂几率的性质,得到了器件正常工作时所需的条件,分析了磁通跃迁与温度及 SQUID 环路参数的关系,并得到了有意义的结论,最后由此求出了磁通跃迂时间.     

全铌隧道结 dc SQUID的制备和研究

本文用磁控溅射方法研究了全铌隧道结 dc SQUID 的制备.根据铌结的Stewart-McCumber参量βc选择确定结的并联电阻,消除了结的回滞,并联电阻后的I-V曲线很好的符合RSJ模型.为了获得大的磁通电压调制幅度,设计了较小的SQUID环孔, 环孔电感为L～25pH.由此制备的SQUID 具有传输函数((e)v/(e)φe)Ib,其本征能量分辨率达～24h.     

L-C耦合电路对散粒噪声探测器电子学噪声的影响

通过分析基于L-C耦合跨阻运放电路的散粒噪声探测器噪声来源,提出了电感的寄生电容对电子学噪声影响的分析模型,并进行了实验验证.研究表明,电感的寄生电容会增大跨阻运放的输入电压噪声增益,从而增加探测器的电子学噪声.当总电感值为1mH时,选用两个0.5mH的电感串联结构相比选用单个1mH的电感,探测器电子学噪声明显降低.由于电感的自共振频率越低,寄生电容越大,选用高自共振频率的电感有助于进一步降低电子学噪声.实验测量得到,在2.5 MHz分析频率处,选用两个0.5mH、自共振频率为6 MHz的电感串联相比选用单个1mH、自共振频率为1.6 MHz的电感,电子学噪声的降低了3dB.在相同入射激光条件下,该改进模型可以有效提高探测器的信噪比.     

新型的高温超导薄膜梳齿谐振器

本文报导了一种新型结构的高温超导薄膜梳齿谐振器.我们通过改变谐振器梳齿的长度,使谐振器的谐振频率可以从800MHz到1300MHz左右,这正是我们研制的Hi-Tc rf SQUID所需要的两个频段.我们对这种新型谐振器的谐振频率与几何尺寸的关系进行了数值拟合.测试了使用该种新型谐振器的Hi-Tc rf SQUID的噪声.     

串联超导量子干涉器件阵列制备与测试分析

串联超导量子干涉器件(superconducting quantum interference device,SQUID)阵列通过增加 SQUID 数量来达到提升信噪比的目的,即SQUID电压信号随SQUID数目比例增加而总电压噪声正比于SQUID数目的平方根值.本文介绍了利用自主工艺线进行串联SQUID阵列研究的相关研究进展,实现了SQUID数量分别为200和800的阵列集成,测试得到磁通噪声达到0.5 μΦ_0/Hz~(1/2)和输入电流灵敏度35 μA/Φ_0,等效输入电流噪声达到18 pA/Hz~(1/2).另外,还给出了阵列参数与集成SQUID数量的关系,验证了设计可靠性和工艺一致性.     

液氮下工作的薄膜biPbSrCaCuO dc SQUID

利用电阻加热、单源混合分层蒸镀方法制备的 Bi PbSrCaCuO 超导薄膜,研制成功带双桥结的单圆孔的直流超导量子干涉器(dc SQUID).这些 dc SQUID 在78K 呈现出完全的周期性磁通响应的电压特性.在无屏蔽条件下,0—1Hz 频率范围内,78K 的磁通噪声的典型值为1.7×10~(-3)φ_0/(Hz)~(1/2),相应的能量分辨率为3.6×10~(-26)J/Hz.同时,我们发现了无偏置电流下的可以锁定的磁通响应的电压二次谐波现象,此现象尚未理解清楚,但它与 dc SQUID的 I—V 特性形状有密切关系,并对其进行了探讨.     

低噪声SQUID模拟器

我们研制了用于SQUID线路研制与调试的低噪声宽频响多周期SQUID模拟器 .模拟器的等效磁通白噪声为 0 .7×1 0 -6Φ0 /Hz,完全可以满足SQUID线路的调试要求 .     

高Tc dc SQUID 1/f噪声的抑制

本文采用偏置电流反转的频率与磁通调制频率相等的方案,研制了带偏置电流反转的dc SQUID测试系统,明显降低了YBCO双晶结dc SQUID的1/f噪声.在3Hz处,磁通噪声由静态偏置时的降低到.1/f噪声的角频率从1kHz下降到3Hz.前放的设计,采用低噪声集成电路,整个磁通锁定环置于测试杆顶端,简化了电路,提高了测试系统的稳定性.在白噪声区,测得最低磁通噪声为 .前放的噪声系数为1.1dB.     

大有效面积的高Tc rf SQUID

设计和制作了一种新型结构的高Tc rf SQUID探头.在使用高温超导薄膜共面谐振器作为射频谐振回路的情况下,采用了大面积高温超导薄膜作磁聚焦器.这种结构既有利于得到低的磁通白噪声,又可加上大面积聚焦器以增大有效面积,因而容易得到高的磁场灵敏度.实验中在15 mm×15 mm的衬底上得到了有效面积为1.27 mm2,在磁通噪声为2.1×10-5φ0/Hz时,磁场灵敏度为34fT/Hz.该结构易于推广应用到更高频率的高Tc rf SQUID.     

RF-SQUID环的动态特性

我们利用较为简单、直观的力学模拟方法,研究了恒定外磁场中的RF-SQUID环在不同外磁通、特征常数值、初始条件时的动态特性,利用电子计算机解出了一些典型情况下的θ-τ和θ-τ关系曲线.τ为无量纲时间,θ为RF-SQUID中的超导结两端的量子位相差,θ=dθ/dτ正比于该超导结两端的电压.给出了接回滞模式工作的RF-SQUID的特征常数最佳值.     

低噪声超导量子干涉器件磁强计设计与制备

超导量子干涉器件(superconducting quantum interference device, SQUID)作为一种极灵敏的磁通传感器,在生物磁探测、低场核磁共振、地球物理等领域得到广泛应用.本文介绍了一种基于SQUID的高灵敏度磁强计,由SQUID和一组磁通变压器组成. SQUID采用一阶梯度构型,增强其抗干扰性.磁通变压器由多匝螺旋的输入线圈和大尺寸单匝探测线圈组成,其中输入线圈与SQUID通过互感进行磁通耦合.利用自主工艺平台,在4英寸硅衬底上完成了基于Nb/Al-AlO_x/Nb约瑟夫森隧道结的SQUID磁强计制备.低温测试结果显示,该磁强计磁场灵敏度为0.36 nT/Φ_0,白噪声段磁通噪声为8μΦ_0/√Hz,等效磁场噪声为2.88 fT/√Hz.     

应用于无屏蔽心磁测量中的平面三轴磁强计

目前,无屏蔽心磁测量中主要的噪声抑制技术是梯度计.通常,由于制作工艺不完美和结构不对称等原因,梯度计具有一定的不平衡性.为了提高梯度计的噪声抑制能力,需要采用磁强计进行补偿.本文基于低温超导量子干涉仪（SQUID）设计并制作了平面三轴磁强计.设计思想是通过增加磁通反馈线圈与SQUID间的互感系数,减小了三轴磁强计间的相...     

谐振式光纤陀螺偏振噪声分析

谐振式光纤陀螺（R～FOG）是第二代光纤陀螺,其性能受各种噪声因素的影响。为提高谐振式光纤陀螺的性能,对谐振式光纤陀螺的瑞利背向散射、克尔效应、磁光法拉第效应和偏振态耦合等各种噪声进行了分析,并提出了对偏振态耦合噪声的解决方法。在此基础上,得到保偏光纤环旋转90°对接的谐振腔优化结构。该结构可以有效减小谐振腔的偏振噪声和磁光法拉第噪声,且可改善陀螺系统的温度特性。     

用于光纤激光器阵列锁相的光纤环特性研究

光纤环特性对基于公共光纤环的光纤激光器锁相阵列的性能具有重要影响.介绍了利用公共光纤环构建光纤激光器锁相阵列的结构、特征以及光纤环的作用.建立了研究该光纤环特性的理论模型,分别采用光强叠加和光场叠加法分析了光纤环的能量传输与谐振选模特性,并在考虑输入光波谱宽的情况下证明了两种方法的一致性.研究表明增加成环耦合器的耦合比可以增强锁相阵列各单元激光器间的能量耦合,且在光纤环损耗较低时不会明显降低输出功率和组合效率.实验中观察到了光纤环的滤波选模效应,而输出功率随着耦合比的增加有规律的略微减小.两者均与理论分析结果一致.     

新型八边形谐振环金属线复合周期结构左手材料奇异性质研究

通过实验及仿真研究了基于C环的新型八边形开口谐振环金属线复合周期结构左手材料.以金属铜八边形谐振环(SRRs)为基本单元的周期结构负磁导率材料,与闭口环(CSRRs)结果对比发现八边形谐振环能产生很好的谐振效果即能产生负磁导率;复合结构仿真结果显示,八边形谐振环金属线复合结构实现负折射具有可行性.设计、制作并实验和仿真研究了两种尺寸的八边形谐振环金属线复合周期结构左手材料,实验结果显示,分别在9.8—15GHz和9.5—15GHz出现良好负折射效应,表明小尺寸材料负折射频段较宽但整体能量透过率较小.通过与尺寸相近的传统C环样品实验对比发现八边形样品损耗较大,但其负折射区域能量分布比例较大,具有一定的优越性.该研究对新型周期结构左手材料的研究、设计和研制具有重要的科学意义,在国防、通信等领域也具有广阔的应用前景.     

新型八边形谐振环金属线复合周期结构左手材料奇异性质研究

通过实验及仿真研究了基于C环的新型八边形开口谐振环金属线复合周期结构左手材料.以金属铜八边形谐振环(SRRs)为基本单元的周期结构负磁导率材料,与闭口环(CSRRs)结果对比发现八边形谐振环能产生很好的谐振效果即能产生负磁导率;复合结构仿真结果显示,八边形谐振环金属线复合结构实现负折射具有可行性.设计、制作并实验和仿真研究了两种尺寸的八边形谐振环金属线复合周期结构左手材料,实验结果显示,分别在9.8—15 GHz和9.5—15 GHz出现良好负折射效应,表明小尺寸材料负折射频段较宽但整体能量透过率较小.通过与尺寸相近的传统C环样品实验对比发现八边形样品损耗较大,但其负折射区域能量分布比例较大,具有一定的优越性.该研究对新型周期结构左手材料的研究、设计和研制具有重要的科学意义,在国防、通信等领域也具有广阔的应用前景.     

铁氧体环的导磁率及其品质因数的测量

 初级绕有线圈的铁氧体环形成电感,如果同时在其次级绕有偏磁线圈并加一直流电流,当此电流改变时,铁氧体导磁率会随之改变,绕有线圈的铁氧体环的电感量也就相应改变。加载了铁氧体环谐振腔的谐振阻抗与铁氧体导磁率、品质因数及腔体谐振频率的乘积成正比,而腔体谐振阻抗直接决定其所需功率的大小。讨论了铁氧体环导磁率和品质因数的测量原理,给出了测试装置的具体电路和测量结果。     

串联谐振电路Q值的计算与意义

在实际电路中,即使是一个简单的线圈,不仅有电感,还有电阻,不能分割,但可以用集中的电感L与电阻R串联电路模型来表示.作为具有代表性的典型模型,经常研究电阻、电感、电容串联电路.1RLC串联电路的特点与谐振现象如图1所示是由电阻、电感和电容相串联所组成的RLC串联电路.在此电路中,电容和电感是储能元件,其中能量的转换是可逆的,而电阻是耗能元     

一维负磁导率材料中的缺陷效应

理论和实验已经表明，金属开口谐振环（split ring resonators,简称SRR）可以实现材料的有效磁导率μeff在某一频率范围内为负.采用波导法实验研究了不同几何尺寸的六边形SRR在X波段微波作用下的近邻相互作用.实验发现，相同尺寸的六边形SRR周期性排列而成的一维负磁导率材料存在一个谐振频率；当缺陷谐振环引入一维负磁导率材料时，主谐振频率和缺陷环谐振频率同时发生移动；主谐振频率和缺陷环谐振频率的移动量随缺陷与双环谐振频率之差的增加而减小，当缺陷环谐振频率与双环谐振频率接近时，环间的相互作用增强，频率的移动量增大. 关键词： 负磁导率 缺陷效应 开口谐振环