应用于弱光探测的微波动态电感探测器及其阵列的研究

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1、国内图书分类号：O511+.9密级：公开国际图书分类号：530西南交通大学研究生学位论文应用于弱光探测的微波动态电感探测器及其阵列的研究年级2014级姓名刘想靓申请学位级别博士专业电磁场与微波技术指导老师韦联福教授二零一八年六月ClassifiedIndex:O511+.9U.D.C:530SouthwestJiaotongUniversityDoctorDegreeDissertationMICROWAVEKINETICINDUCTANCEDETECTORSANDTHEIRARRAYSFORWEAKLIGHTDETECTIONGrade:2014Candidate:Xiang

2、liangLiuAcademicDegreeAppliedfor:DoctorSpeciality:ElectromagneticFiledandMicrowaveTechnologySupervisor:ProfessorLianfuWeiJun,2018西南交通大学Ｉ学位论文版核使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。

3、本学位论文属于１．保密□，在年解密后适用本授权书；２．不保密使用本授权书。“”（请在以上方框内打Ｖ）学位论文作者签名：指导老师签名曰期日期：；．７．Ｉ西南交通大学博士学位论文创新ｔ生声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外；本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研宄做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本学位论文的主要创新点如下：１、搭建微波动态电感探测器的低温测量系统、常温传输曲

4、线测量系统和常温噪声测量系统，并利用所搭建的测量系统实现了在１５５０ｎｍ的通讯波段的光子计数，目前已经实现７个光子的分辨至Ａｆ＝０．２２ｅＶ。，其能量分辨率低２一、引Ｄ定位，实入可工作在极低温环境下的ＬＥ器现了在次降温过程中完成对，微波动态电感探测器阵列中每谐振频率对应谐振器的位置定实现大阵列中的探个标。测器辨别３、，提出微动态电感探测器的微调技通过对探测器交指电容的长度个波术和数进整，行使大中谐振频率匀，在保证不对其调阵列均分布品质因数值）和噪声产生一，１２７至较大影响的前提下将个具有个谐振器的阵列的有效使用率从８４％提９７％。高４、将振

5、测中观察到峰碰撞现象，实际量的谐与量子光学中电磁诱导透明现象结合一：通过二次量子化建立耦合四分之波长谐振腔型利用单光的全量子理论模子输运分一析耦合微波分之波长谐振腔线性波输特性。了四的非微传｜学位论文作者签名：曰期：！西南交通大学博士研究生毕业论文第I页摘要微波动态电感探测器（MKID）是2003年由加州理工大学低温探测器小组提出的，它是一种高品质因数的超导微波谐振器，迄今已经在天文探测等弱光探测器领域表现出了极大的潜力。MKID的工作原理是当有光入射到超导体上时，其内部的库珀对被打散，形成准粒子，而准粒子密度和库伯对密度会影响超导体表面阻抗变化。虽然

6、相较于其他同类型探测器而言，MKID的发展相对较晚，但近年来，随着其制作工艺、特性参数优化等方面的研究不断进步，MKID已成为一种物理学和天文学研究中有着独特应用前景的单光子探测器。在论文的第一章，对微波动态电感探测器及其阵列的实际应用进行了介绍。目前，微波动态电感探测器可应用于光学/X射线波段的光子探测读取、暗物质的探测、单光子计数以及天线耦合等不同应用研究领域。同时，在亚毫米波天文学领域，国外许多研究组已经证明了微波动态电感探测器在微波线路的多路复用以及噪声分析等方面满足天文探测要求。本文对较为著名天文探测项目，如：BLAST-TNG、NIKA2、MUSIC、SuperSp

7、ec等进行了简单的介绍，可见，对微波动态电感探测器阵列的研究是极其重要和必要的。为了更好地实现MKID的广泛应用，需要详细了解其工作原理，在本论文的第二章中，我们从低温超导理论、微波动态电感探测器理论以及微波谐振器理论出发，详细介绍了MKID的工作基础理论，为后面对微波动态电感探测器及其阵列的应用研究奠定了理论基础。针对微波动态电感探测器在弱光信号——单光子探测方面的重要应用，本文首先在第三章中详细介绍了不同构型的微波动态探测器，进而具体设计和模拟了微带线型传输线谐振器、共面波导型传输线谐振