超导量子干涉器件（Superconducting QUantum Interference Devices，SQUIDs）被认为是当今最灵敏的磁通传感器，其探测频率可以从准直流到几十GHz。它可作为磁强计、梯度计、电压和电流计等，用于检测任意能转换为磁通信号的微弱物理量。具体来说，SQUID的实际应用包括:重力波检测、磁化率检测仪、生物磁探测、无损检测与评估以及磁共振成像等。　　为了充分利用SQUID的高灵敏度特性，需要使用一个低噪的室温运算放大器来读出信号。传统的读出电路采用磁通调制(Flux modulation，FM)的办法，通过一个低温变压器来实现SQUID与前置放大器之间的阻抗匹配，然后利用磁通锁定环(Flux-LockedLoop，FLL)实现SQUID信号低噪和线性化的读出。带附加反馈电路的直读电路，如附加正反馈(Additional Positive Feedback，APF)、噪声消除(Noise Cancellation，NC)、自举电路(SQUID Bootstrap Circuit，SBC)等，因省去了磁通调制和低温阻抗匹配电路，使得读出电路大为简化，在多通道SQUID系统应用中，其优势尤为突出。近年来，大旁路电阻欠阻尼SQUID开始引起广泛的关注。这种SQUID拥有较大的Stewart-McCumber参数βc，能够提供比较大的磁通-电压传输函数(e)V/(e)Φ，因此可不需要附加反馈电路而与前放直接相连，使得其能搭建更为简单的SQUID系统。该思想为我们开辟了一个领域，也是本文工作的主要兴趣:研究SQUID动力学特性与不同βc之间的关联。　　首先，基于RCSJ模型对不同βc的SQUID进行数值仿真，研究其动力学行为如I-V、V-Φ特性以及SQUID本征噪声随βc的变化。在仿真中，我们分别通过改变结电容C和旁路电阻R来得到一个大范围变化的βc，同时也对比了这两种途径对SQUID性能影响。结果给出了大旁路电阻具有较大(e)V/(e)Φ的原因，同时发现，具有小的结电容（或结面积）的SQUID具有更加优越的性质，例如在给定的βc下，可以降低SQUID本征噪声以及进一步提升(e)V/(e)Φ。实验上，我们在电流偏置下测量了大量的具有不同βc的SQUID器件的特性曲线和特性参数，与仿真结果基本一致。同时，在βc兰20时，伴随着SQUID本征噪声，我们仍没观察到回滞现象。结合电阻热噪声抑制回滞的机理，将SQUID中的附加噪声用一个有效噪声温度T*表征。一般T*大于SQUID实际工作温度4.2 K，导致了一个更大的有效圆拱系数Γ*，从而导致了回滞的更晚出现。　　通常有两种方式为SQUID提供偏置，即电流偏置和电压偏置。我们实验上验证了这两种不同偏置对SQUID本征噪声以及前放噪声贡献来说没有本质区别。对于过阻尼SQUID（βc≈0.25），APF和NC被用来提高(e)V/(e)Φ，对比发现，APF降低了线性磁通范围，但是在其他方面与NC一致。对于欠阻尼SQUID(βc≈3)，我们人为的外加了一个电阻Rs来旁路该SQUID，发现SQUID参数，如(e)V/(e)Φ，动态电阻Rd随着Rs的减小而减小，但SQUID本征噪声保持不变。此外，Rs还可用来阻尼βc＞＞1的SQUID的回滞（电流偏置）和振荡（电压偏置）现象。　　为了在直读电路中测到过阻尼SQUID(βc＜＜1)器件的本征噪声（典型值在1μΦ0/√Hz量级），我们使用了电压反馈电路(VFC)来提高(e)V/(e)Φ，同时分析和优化了其噪声贡献。为了简化分析，我们将SQUID工作在电压偏置模式下。VFC支路中的电阻热噪声贡献δΦR与前放噪声δΦpreamp相互独立，且不能被忽略，因此来自读出电路的总噪声δΦreedout为这两者之和，即δΦreadout2=δΦpreamp2+δΦR2。对于假定的SQUID参数，我们模拟计算了δΦreadout与VFC参数的依赖关系，并实测了三个铌膜SQUID验证了这一分析。这种经优化的读出方案可实现与two-stage读出电路相当的低噪水平，我们将这两种读出方案对同一SQUID进行测试并对比，证实了上述结论。　　论文最后对本文的工作做了总结并对下一步工作进行了展望。