[实用新型]一种探测高温超导约瑟夫森结器件电磁辐射的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及高温超导约瑟夫森结器件亚太赫兹电磁辐射领域，特别 涉及一种使用Quasi-Optical谐振系统探测高温超导约瑟夫森结器件电磁辐射 的装置。

背景技术

太赫兹(Terahertz，THz)/亚太赫兹(subterahertz，Sub-THz)波，通常 是指频率在100GHz至10THz之间的电磁波。其中，1THz＝10¹²Hz。在电磁 频谱中，其波段位于红外光和微波之间，频谱范围相当宽。1974年，Flemmin 使用迈克耳逊干涉仪检测到包含这一频段的频谱，并第一次提出“太赫兹” 这一概念。

太赫兹波在电磁波谱中占有特殊的位置，处于电子学向光子学的过渡区 域。在无线电物理领域，太赫兹波被称为亚毫米波(submillimeterwave，简 称为SMMW)；在光子学领域则称之为远红外辐射(farinfrared，简称为FIR)。 通常，应用电子学理论研究低于太赫兹频段的电磁波；而应用光学理论研究 频率高于此波段的电磁波。太赫兹技术在信息通信、物体成像、医疗诊断、 卫星通讯等诸多领域具有非常重要的应用价值，但长期以来缺乏产生和检测 太赫兹波的有效方法，使得该波段的电磁波应用成为空白，被称为“太赫兹 空隙”(“THzGap”)。

由于高温超导约瑟夫森结具有高度非线性、高分辨率和反应速率、极高 的工作频率、低功耗、低噪声等突出优点成为一种全新的量子器件，获得了 广泛的研究和应用。根据交流约瑟夫森电压-频率关系f_J＝2eV/h＝V× 483.6GHz/mV，电压和频率具有线性的变化关系。当在约瑟夫森结两端加几 毫伏的电压，就可以得到毫米波乃至THz波电磁波辐射，同时约瑟夫森结还 具有极低的噪声和功耗，是一种特性优良的太赫兹波信号源，对他的研究和 开发有望填补亚太赫兹频段电磁应用的空白。因此，很有必要研究这种器件 的太赫兹电磁辐射及其探测技术。

虽然高温超导约瑟夫森结(阵列)内部的太赫兹振荡被很多理论和实验 所证实，但是由于结器件与自由空间及外部微波电路的耦合强度太小以及阻 抗不匹配，使得结阵列中的超高频电磁振荡以较大的功率辐射到外部空间非 常困难，因此现有技术中，高温超导约瑟夫森结器件的电磁辐射的辐射效率 低，并且对于它的辐射效率的检测也非常困难。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种探测高温超导约瑟夫森结器 件电磁辐射效率的探测装置。利用介质谐振器和Quasi-Optical谐振腔的共同 谐振，提高高温超导约瑟夫森结器件电磁辐射信号耦合输出功率。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种探测高温超导约瑟夫森结器件电磁辐射的装置，包括波导管、屏蔽 筒、不锈钢圆筒、充有液氮的杜瓦瓶、喇叭天线、平面反射镜和用于放置高 温超导约瑟夫森结器件的样品台；所述杜瓦瓶的瓶口上盖有一上面板，不锈 钢圆筒嵌套于杜瓦瓶内，屏蔽筒则套在不锈钢圆筒外；所述喇叭天线置于不 锈钢圆筒内，在喇叭天线内开有一小孔，波导管的下端与该小孔紧密相连， 且波导管的上端穿过上面板伸出杜瓦瓶外；所述样品台设置于不锈钢圆筒内 并位于喇叭天线下方，所述平面反射镜则设置于不锈钢圆筒内并位于样品台 下方。高温超导约瑟夫森结器件(样品)由基片和集成在表面的约瑟夫森结 (阵列)组成，平面反射镜与喇叭天线构成Quasi-Optical谐振腔，把基片作 为介质谐振器，并与Quasi-Optical谐振腔结合，借助两个谐振器的共同作用， 当两个谐振器共同谐振时，可实现加强结阵列与外部检测电路的有效耦合， 提高结器件亚太赫兹高频电磁辐射的效率。

为了可以调节喇叭天线伸入杜瓦瓶的长度，进而调节Quasi-Optical谐振 腔的腔长，上述方案优选的，还包括设置于上面板上方的固定面板，该固定 面板通过波导管上下调节器连接于上面板上方，所述波导管上端穿过该固定 面板。

上述方案优选的，所述波导管上下调节器为螺旋测微器，包括左螺旋测 微器和右螺旋测微器。

为了可以调正高温超导约瑟夫森结器件(样品)在Quasi-Optical谐振腔 中的位置，上述方案优选的，还包括连接杆和设置于上面板上方的固定面板， 所述连接杆下端与样品台连接，上端穿过上面板和固定面板、并通过样品台 上下调节器与固定面板连接。