基于R-C耦合跨阻设计的1 kHz～200 MHz宽带平衡零拍探测器

通过分析平衡零拍探测器的噪声来源,采用电阻-电容（R-C）耦合跨阻电路方案并优化跨阻放大电路结构,实现了一种低噪声、高共模抑制比的宽带平衡零拍探测器,工作带宽为1 kHz～200 MHz。当光功率为8 mW的1550 nm激光入射时：在5 kHz分析频率处散粒噪声功率比电子学噪声功率高12 dB,共模抑制比达到70 dB;在100 MHz分析频率处散粒噪声功率比电子学噪声功率高20 dB,共模抑制比达到66 dB。该探测器可以为低频引力波探测、高速连续变量量子密钥分发和高速量子随机数发生器等应用提供高性能的探测工具。     

平衡零拍探测器的噪声特性分析与实验研究

平衡零拍探测器是量子光学和量子信息科学实验中的关键器件之一。本文针对典型的基于跨阻运算放大器的平衡零拍探测器,理论上详细分析了探测器的电子学噪声、散粒噪声和信噪比等输出特性;从理论分析、软件仿真和实验研究三方面分别获得了平衡零拍探测器的电子学噪声和散粒噪声功率谱,谱线线型互相吻合;实验研制的平衡零拍探测器,在分析频率2 MHz处的信噪比达到了22 dB,相应于电子学噪声引入的测量损耗约为0.6%,满足测量压缩态光场等量子光学实验的需求。     

极低温散粒噪声测试系统及隧道结噪声测量

介观体系输运过程中载流子的离散性导致了散粒噪声.通过测量散粒噪声可以得到传统的基于时间平均值的电导测量无法得到的随时间涨落信息,因而作为一种重要手段在极低温量子输运研究中得到了一定的应用.极低温环境下的噪声测量是一种难度很大的极端条件下的微弱信号测量,通常需要在低温端安装前置放大器并且尽量靠近待测器件以提高测量信噪比和带宽,因此对放大器的噪声水平和功耗都有严格的要求.提出了在稀释制冷机内搭建的散粒噪声测量系统,以及利用此套系统得到了在mK温区超导隧道结散粒噪声的测量结果.自行研制的高电子迁移率晶体管低温前置放大器采用整体封装,便于安装在商用干式稀释制冷机的4 K温区,本底电压噪声为0.25 nV/√Hz,功耗仅为0.754 mW.通过对隧道结进行散粒噪声测量,得到的Fano因子和理论计算吻合.     

准弹道输运纳米MOSFET散粒噪声的抑制研究

目前研究准弹道输运纳米MOSFET散粒噪声的抑制时, 采取了完全不考虑其抑制, 或只强调抑制的存在而并未给出抑制公式的方式进行研究. 本文基于Navid模型推导了准弹道输运纳米MOSFET散粒噪声, 并得到了其在费米作用、库仑作用和二者共同作用三种情形下的抑制因子. 在此基础上, 对各抑制因子随源漏电压、栅极电压、温度及源漏掺杂浓度的变化特性进行了研究. 两者共同作用的抑制因子随源漏电压和栅极电压变化特性与文献中给出的实验结论相符合, 从而对实验上得到两者共同作用下的抑制因子随源漏电压和栅极电压的变化特性给出了理论解释.     

Majorana零模式的电导与低压振荡散粒噪声

Majorana零能量模式是自身的反粒子,在拓扑量子计算中有重要应用.本文研究量子点与拓扑超导纳米线混合结构,通过量子点的输运电荷检测Majorana零模式.利用量子主方程方法,发现有无Majorana零模式的电流与散粒噪声存在明显差别.零模式导致稳态电流差呈反对称,在零偏压处显示反常电导峰.电流差随零模式分裂能的增大而减小,随量子点与零模式耦合的增强而增大.另一方面,零模式导致低压散粒噪声相干振荡,零频噪声显著增强.分裂能导致相干振荡愈加明显且零频噪声减小,而量子点与零模式的耦合使零频噪声增强.当量子点与电极非对称耦合时,零模式使电子由反聚束到聚束输运,亚泊松噪声增强为超泊松噪声.稳态电流差结合低压振荡的散粒噪声能够揭示Majorana零模式是否存在.     

Rashba自旋轨道耦合作用下电荷流散粒噪声与自旋极化的关系研究

根据存在自旋轨道耦合时基于散射理论的电流表达式和散粒噪声表达式,并利用自旋密度矩阵推导出沿自旋量子化坐标的自旋极化率表达式.解析计算了单通道的情况,发现自旋极化率和电荷流散粒噪声无关.由于多通道解析推导的困难,使用非平衡格林函数技巧,数值计算了包含自旋轨道耦合效应的纯净二维电子气的多通道情况.分别改变偏压、自旋轨道耦合系数、导体长度,研究了这三种不同条件下的自旋极化率与电荷流散粒噪声Fano因子的相关性.两者的相关性表明,相关性定量关系的建立可能为自旋极化的全电学检测提供新思路. 关键词： 散粒噪声 自旋极化 Rashba自旋轨道耦合 散射矩阵     

铁磁-绝缘层-铁磁-d波超导结中的量子干涉效应对微分电导与散粒噪声的影响

通过求解BogoliubovedeGennes(BdG)方程,利用推广的BlonderTinkhamKlapwijk(BTK)理论,计算铁磁绝缘层铁磁d波超导结中的微分电导、平均电流和散粒噪声功率.研究表明,系统的微分电导和散粒噪声与平均电流的比值都随中间铁磁层厚度作周期性振荡,振荡的幅度随绝缘层势垒增高而变大,随铁磁层中磁交换劈裂的增强而变小. 关键词： 微分电导 散粒噪声 磁交换劈裂     

双量子点电荷比特的散粒噪声谱

考虑基底声子热库的耗散效应,推导了双量子点电荷比特的主方程,并利用全计数统计方法计算了双量子点电荷比特的平均电流和Fano因子.结果表明:声子热库的耗散引起平均电流关于其峰值的非对称分布和Fano因子双峰的非对称分布,并且随着声子热库温度T的升高,平均电流的非对称分布越强,Fano因子的峰值逐渐降低,直至超泊松分布行为消失.     

短沟道金属-氧化物半导体场效应晶体管的散粒噪声模型

随着金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件的尺寸进入到纳米量级,器件的噪声机理逐渐开始转变.传统的热噪声与漏源电流模型精度出现下降,散粒噪声成为器件噪声不可忽略的因素.本文通过求解能量平衡方程,推导了短沟道MOSFET器件的沟道电子温度和电子速度表达式,由此建立了漏源电流模型;基于漏源电流模型建立了适用于40 nm以下器件的散粒噪声模型和热噪声模型.研究了n型金属-氧化物半导体场效应晶体管(NMOSFET)器件在不同偏置电压下,器件尺寸对散粒噪声抑制因子和噪声机理的影响.研究表明:已有的热噪声模型与散粒噪声模型的精度随着器件尺寸的减小而下降,导致相应的散粒噪声抑制因子被高估.当NMOSFET器件的尺寸减小到10 nm时,器件的噪声需由热噪声与受抑制的散粒噪声共同表征.本文建立的短沟道器件散粒噪声模型可应用于纳米尺寸NMOSFET器件噪声性能的分析与建模.     

金属-绝缘层-铁磁/超导结的隧道谱与散粒噪声

通过求解Bogoliubov-de Gennes(BdG)方程,利用推广的Blonder-Tinkham-Klapwijk(BTK)的理论,计算了金属-绝缘层-铁磁／超导态(N／L／FS)结的微分电导、平均电流和散粒噪声功率．研究表明：铁磁超导态中的磁交换能能使微分电导峰产生Zeeman劈裂,劈裂峰的能量问隔为2Eh,结界面势垒散射抑制隧道结的微分电导、平均电流和散粒噪声功率．     

半导体激光放大器的电路模型及噪声特性分析

给出了半导体激光（ＬＤ）放大器的电路模型，使得对半导体激光放大器的特性可以用通用电路分析软件进行分析。用该模型对谐振型光放大器光功率输出特性与失谐关系进行了模拟分析，模型的分析结果与已报道的理论和实验基本一致；用该模型还对谐振光放大器的噪声进行了分析。     

Effect of Four-Wave Mixing on Optimal Placement of Optical Amplifier in WDM Star Networks

In this article, the effect of four-wave mixing (FWM) and amplified spontaneous emission (ASE) noise on WDM optical star networks has been investigated. Analysis for the evaluation of probability of error has been carried out (a) when only FWM is present and (b) when both FWM and ASE noise are present. Numerical results are presented in the graphical and tabular forms for the practical values of parameters. Finally, optimal location of the amplifier in the network has been identified as being before the star coupler preceding the receiver.