【摘 要】
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太赫兹(THz)波段一般定义为0.1—10 THz的频率区间,其波长在0.03—3mm范围内,覆盖短毫米波至远红外波段。尽管人们已经认识到太赫兹波段具有非常重要的科学意义和广泛的应用
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太赫兹(THz)波段一般定义为0.1—10 THz的频率区间,其波长在0.03—3mm范围内,覆盖短毫米波至远红外波段。尽管人们已经认识到太赫兹波段具有非常重要的科学意义和广泛的应用前景,但该波段仍然是一个有待全面研究和开发的电磁波波段。高温超导约瑟夫森结具有高度的非线性以及良好的高频相应等特性,其作为THz混频检测器具有噪声低、灵敏度高、变频效率高等优点。本论文以高温超导约瑟夫森双晶结THz谐波混频器为核心展开讨论,成功制备出稳定性好、性能优异的高温超导约瑟夫森双晶结,研制了THz谐波混频系统,实现了对微弱THz信号的谐波混频检测。对高温超导YBCO双晶结混频器的变频效率以及噪声温度等参数进行了实验测量和数据分析。具体如下:1.研究了高性能高温超导YBCO双晶结THz检测器的制备方法与加工工艺,成功制备出了微桥宽度为1 μm、特征电压为2 mV的双晶结,并对623 GHz信号有良好的THz响应。2.展开对高温超导YBCO双晶结THz谐波混频检测的相关研究,搭建了两套高温超导THz混频检测系统,两套系统都成功实现对20μW、623 GHz信号的谐波混频检测,在谐波次数达200次以上时,也能检测到混频信号,表明系统有良好的噪声以及高灵敏的性能。3.通过THz谐波混频实验,研究了高温超导YBCO双晶结混频器的变频效率与结的特征参数、结的偏置电流以及谐波次数之间的关系,得到了高温超导混频器最佳工作点的选取参量。4.利用研制的系统,对YBCO双晶结在THz波段的噪声温度进行了测量,在220 GHz的本振信号辐射下,测得最小噪声温度为1207 K。
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