高灵敏度低噪声太赫兹检测

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1、目录目录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．I摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。IIAbstract：⋯⋯．．．⋯．．．．．．⋯．．⋯⋯．．⋯．．．．．．．⋯⋯．．⋯．．⋯．⋯．．⋯．⋯．．．⋯．．．．．．．⋯⋯．．．III第一章背景介绍⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．1直接检测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．1．1约瑟夫森效应⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。11．1．2磁场对约瑟夫森电流

2、的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31．1．3光子辅助隧道效应⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．51．2混频检测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯91．2．1热电子测辐射热仪(HEB)混频器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9第二章STJ直接检测器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．122．1检测器概念⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。122．2检测器设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。142．2．1对数一周期天线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

3、。142．2．2分布式结阵列⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．162．3STJ直接检测器测量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．24第三章HEB混频器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．313．1混频器芯片⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。3l3．2HEB混频器系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯323．3HEB混频器测试结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．35第四章结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．41参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

4、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯42硕士期阈研究成果：⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．45致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。47IIIIIIIIIIIlUlIIIIIIIIIIIIIlllllIY2373374毕业论文题目：高是丝廛堡盎童态盐垄捡塑』垂垡垫堑墨专业2QQZ级硕士生姓名：苤筮指导教师(姓名、职称)：睦焦鏊撞摘要太赫兹(THz)频段有着丰富的科学和技术应用背景，本文对铌(Nb)超导隧道结(STJ)的THz直接检测和氮化铌(NbN)热电子测

5、辐射热仪(HEB)的超外差混频检测特性进行了研究。对STJ直接检测系统，在0．3K下测得检测器1mY处的漏电流为100pA，直接检测的电流响应率约为1A／W。通过傅里叶变换光谱(FTS)系统测得的直接检波系统的中心频率为655GHz，带宽约60GHz，与设计的结果相吻合。对混频检测系统，我们制造了NbN的HEB芯片，搭建了4．2K下基于HEB的混频检测系统，测量了系统在4．2K下从0．65THz到3．1THz在不同防反射膜条件下的噪声温度，评估了量子噪声对混频器噪声温度的影响，得到了约为4的剩余量子噪声

6、系数，与理论计算得到的结果一致。我们对系统的A1lan方差进行了测量用来评价系统的稳定性，并得到了大于0．4s的A1lan时间T．。从系统的A1lan方差中我们还评估了系统的温度分辨率，得到使用0．65THz的倍频器和耿式振荡器作本振源时最低1．1K的温度分辨率，为下一步进行THz成像的研究打下了基础。关键词：太赫兹超导隧道结直接检测热电子测辐射热仪混频检测THESIS：HighSensitivityandLowNoiseTerahertzDetectorSPECIALIZATION：RadioPhys

7、icsPOSTGRADUATE：LiangMinMENTOR：ProfessorChenJianAbstract：TheTerahertz(THz)regioniSafrequencybandwithrichSCientificandtechnologicalopportunities．ThiSthesiSinvestigatedtheperformanceofTHzdirectdetectorSwithNb—basedsuperconductingtunneljunctions(STJs)andTHz

8、mixersemployingNbNbasedhotelectronbolometer(HEB)．Fordirectdetectionsystem，wedevelopedtheTHzdirectdetectorsemployingniobium—based(STJs)。withbroadbandspectralresponseandhighsensitivity，andhavingcapabi1ityof1argeformatarrays．