[實用新型]一種探測高溫超導約瑟夫森結器件電磁輻射的裝置

有效

• 申請號: 201520941439.4
• 申請日: 2015-11-24
• 公開（公告）號: CN205139317U
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發明（設計）人: 岳宏衛;劉新英
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26;G01R29/08
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 蘇家達

技術領域

本實用新型涉及高溫超導約瑟夫森結器件亞太赫茲電磁輻射領域，特別 涉及一種使用Quasi-Optical諧振系統探測高溫超導約瑟夫森結器件電磁輻射 的裝置。

背景技術

太赫茲(Terahertz，THz)/亞太赫茲(subterahertz，Sub-THz)波，通常 是指頻率在100GHz至10THz之間的電磁波。其中，1THz＝10¹²Hz。在電磁 頻譜中，其波段位于紅外光和微波之間，頻譜范圍相當寬。1974年，Flemmin 使用邁克耳遜干涉儀檢測到包含這一頻段的頻譜，并第一次提出“太赫茲” 這一概念。

太赫茲波在電磁波譜中占有特殊的位置，處于電子學向光子學的過渡區 域。在無線電物理領域，太赫茲波被稱為亞毫米波(submillimeterwave，簡 稱為SMMW)；在光子學領域則稱之為遠紅外輻射(farinfrared，簡稱為FIR)。 通常，應用電子學理論研究低于太赫茲頻段的電磁波；而應用光學理論研究 頻率高于此波段的電磁波。太赫茲技術在信息通信、物體成像、醫療診斷、 衛星通訊等諸多領域具有非常重要的應用價值，但長期以來缺乏產生和檢測 太赫茲波的有效方法，使得該波段的電磁波應用成為空白，被稱為“太赫茲 空隙”(“THzGap”)。

由于高溫超導約瑟夫森結具有高度非線性、高分辨率和反應速率、極高 的工作頻率、低功耗、低噪聲等突出優點成為一種全新的量子器件，獲得了 廣泛的研究和應用。根據交流約瑟夫森電壓-頻率關系f_J＝2eV/h＝V× 483.6GHz/mV，電壓和頻率具有線性的變化關系。當在約瑟夫森結兩端加幾 毫伏的電壓，就可以得到毫米波乃至THz波電磁波輻射，同時約瑟夫森結還 具有極低的噪聲和功耗，是一種特性優良的太赫茲波信號源，對他的研究和 開發有望填補亞太赫茲頻段電磁應用的空白。因此，很有必要研究這種器件 的太赫茲電磁輻射及其探測技術。

雖然高溫超導約瑟夫森結(陣列)內部的太赫茲振蕩被很多理論和實驗 所證實，但是由于結器件與自由空間及外部微波電路的耦合強度太小以及阻 抗不匹配，使得結陣列中的超高頻電磁振蕩以較大的功率輻射到外部空間非 常困難，因此現有技術中，高溫超導約瑟夫森結器件的電磁輻射的輻射效率 低，并且對于它的輻射效率的檢測也非常困難。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種探測高溫超導約瑟夫森結器 件電磁輻射效率的探測裝置。利用介質諧振器和Quasi-Optical諧振腔的共同 諧振，提高高溫超導約瑟夫森結器件電磁輻射信號耦合輸出功率。

為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案如下：

一種探測高溫超導約瑟夫森結器件電磁輻射的裝置，包括波導管、屏蔽 筒、不銹鋼圓筒、充有液氮的杜瓦瓶、喇叭天線、平面反射鏡和用于放置高 溫超導約瑟夫森結器件的樣品臺；所述杜瓦瓶的瓶口上蓋有一上面板，不銹 鋼圓筒嵌套于杜瓦瓶內，屏蔽筒則套在不銹鋼圓筒外；所述喇叭天線置于不 銹鋼圓筒內，在喇叭天線內開有一小孔，波導管的下端與該小孔緊密相連， 且波導管的上端穿過上面板伸出杜瓦瓶外；所述樣品臺設置于不銹鋼圓筒內 并位于喇叭天線下方，所述平面反射鏡則設置于不銹鋼圓筒內并位于樣品臺 下方。高溫超導約瑟夫森結器件(樣品)由基片和集成在表面的約瑟夫森結 (陣列)組成，平面反射鏡與喇叭天線構成Quasi-Optical諧振腔，把基片作 為介質諧振器，并與Quasi-Optical諧振腔結合，借助兩個諧振器的共同作用， 當兩個諧振器共同諧振時，可實現加強結陣列與外部檢測電路的有效耦合， 提高結器件亞太赫茲高頻電磁輻射的效率。

為了可以調節喇叭天線伸入杜瓦瓶的長度，進而調節Quasi-Optical諧振 腔的腔長，上述方案優選的，還包括設置于上面板上方的固定面板，該固定 面板通過波導管上下調節器連接于上面板上方，所述波導管上端穿過該固定 面板。

上述方案優選的，所述波導管上下調節器為螺旋測微器，包括左螺旋測 微器和右螺旋測微器。

為了可以調正高溫超導約瑟夫森結器件(樣品)在Quasi-Optical諧振腔 中的位置，上述方案優選的，還包括連接桿和設置于上面板上方的固定面板， 所述連接桿下端與樣品臺連接，上端穿過上面板和固定面板、并通過樣品臺 上下調節器與固定面板連接。