【摘 要】
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光子晶体通常由不同介电常数的材料周期性排列组成,电磁波通过这种周期性的特殊结构会受到布拉格散射的作用,其传输特性会在特定频段出现禁戒。作为一种可以控制光子运动的器件,光子晶体在光学和微波器件上有许多重要应用,比如光子晶体激光器、光子晶体光纤、宽频带滤波器以及高性能微带天线等。长期以来,对于光子晶体的相关研究集中于分立式器件,这些器件尺寸往往较大,彼此的兼容适配性较差。其中绝大多数器件都只能工作在常
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光子晶体通常由不同介电常数的材料周期性排列组成,电磁波通过这种周期性的特殊结构会受到布拉格散射的作用,其传输特性会在特定频段出现禁戒。作为一种可以控制光子运动的器件,光子晶体在光学和微波器件上有许多重要应用,比如光子晶体激光器、光子晶体光纤、宽频带滤波器以及高性能微带天线等。长期以来,对于光子晶体的相关研究集中于分立式器件,这些器件尺寸往往较大,彼此的兼容适配性较差。其中绝大多数器件都只能工作在常温环境下,无法在低温超导环境下进行工作,因此难以实现量子领域的相关应用。针对这些问题,本文对工作在极低温超导环境下,片上集成式结构的微波光子晶体芯片开展了一系列研究。利用集成电路平面加工工艺,本实验在蓝宝石衬底上成功制备了一款基于波导谐振腔阵列耦合结构的微波光子晶体芯片。利用实验室低温测试平台,对样品的微波传输特性进行了测试。结果表明,样品在中心频率5.15 GHz附近存在深度约25 d B的禁带,带隙的宽度为150 MHz,与设计符合。值得一提的是,光子晶体样品中的铝金属线条在约50 mk的低温测试环境下呈现超导态,这大大减少了热噪声对弱光子流的影响。作为一种低温超导器件,本文制备的光子晶体芯片主要面向超导量子信息处理等应用,且有望在超导量子计算机芯片研制中发挥重要作用。
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