小型広帯域テラヘルツ光高速計測システムの開発

紧凑型宽带太赫兹光学高速测量系统的研制

• 批准号: 15560354
• 负责人: 陳 健
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15560354/
• 关键词: テラヘルツ; 分光; ジョセフソン接合; 高温超伝導; パルス管冷凍機

テラヘルツ帯高周波スペクトルの高速測定が可能な計測システムとして,YBCO高温超伝導体薄膜を用いた人工粒界接合ジョセフソン接合素子を検出器として用いたジョセフソン自己検出型分光器を提案した。MgOバイクリスタル基板上に作製したジョセフソン検出器は,平面型ログペリ・アンテナと集積することにより30GHzから14THzまでの間でほぼ均一な高周波結合特性を有し,さらにシリコン超半球レンズ/PTFEレンズによって構成される準光学導波路によって室温環境にある高周波信号源と結合させた。先ず,液体ヘリウム冷却による実験を行い,高温超伝導人工粒界ジョセフソン接合型検出器の高周波特性と接合特性との関係を詳細に検討し,接合特性の最適化により最高で30,000V/Wの検出器感度と帯域幅1Hzの測定において38dBmのダイナミックレンジを得ることに成功した。一方,準光学導波システム,広帯域アンテナを含めたシステム全体の検出感度は600V/Wと低い値に制限されている最も大きな要因はアンテナと検出器のインピーダンス不整合にあることを突き止めた。これらの成果をもとに,より実用的な検出システムを構築することを目的に,小型のパルス管冷凍機を用いて無冷媒冷却による可搬型システムの実証試験を行った。その結果、冷凍機による余剰雑音の発生は観測されず,前述の検出感度特性が可搬型システムでも再現されることを明らかにした。これらの実験を通して最高検出周波数は4.2THzに到達しており,今後インピーダンス整合の改善により極めて高感度にテラヘルツ波スペクトルを短時間で測定できる小型分光計測システムの実現につながると期待される。

It is possible to calculate the high frequency of high-speed measurement. YBCO high-temperature ultra-thin film uses artificial particle boundary bonding, artificial particle bonding, conjugator, exchanger, self-made spectrometer, proposal. On the substrate of the MgO antenna, the output device is used as the output device, and the planar optical circuit is used as the signal source for the room temperature environment to combine the characteristics of the uniform high-cycle signal source of the 30GHz-type optical wave. The characteristics of the uniform high-cycle signal are very good, and the characteristics of the high-cycle signal source are very good. First, the liquid cooler, the cooler, the exporter, the high frequency characteristic, the highest 30000V/W sensitivity, the domain amplitude 1Hz, the 38dBm, the temperature, the temperature and the temperature. On the one hand, there is a wide range of optical signals, including the overall sensitivity, 600V/W, low temperature, low temperature, low temperature The results are good, and the equipment used in the equipment is used to achieve the purpose of the cooling system, and the small-sized pipe cooler uses the refrigerant to cool the removable refrigerant. The results of the test, the sound of the cold machine, the sound of the cold machine, and the sensitivity characteristics mentioned above can be changed again. The maximum number of out-of-the-week waves is from 4.2THz to radio frequency. In the future, we will be able to improve the performance of high-sensitivity waves. In the future, we will be able to measure the short-term performance of high-sensitivity radar waves.

项目成果

K.Nakajima: "Ion Implantation Effects on Tunneling Properties of Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+y> Intrinsic Josephson junctions"IEEE Transactions on Applied Supercond. 13・2. 912-914 (2003)

K. Nakajima：“离子注入对 Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+y> 本征约瑟夫森结隧道特性的影响”，IEEE 应用超导体学报 13・2（2003 年）。

J.Chen: "Wideband frequency metrology using high temperature superconducting Josephson junctions"IEEE Transactions on Applied Supercond. 13・2. 1143-1146 (2003)

J.Chen：“使用高温超导约瑟夫森结的宽带频率计量”IEEE Transactions on Applied Supercond 13・2（2003）。