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目前的研究表明,THz辐射的独特性质在物理、信息、材料和生物等领域具有广阔的应用前景。因此,THz检测器件的开发就成为了当前国际电子学研究的前沿领域。
利用约瑟夫森结实现THz频段信号的检测不需要另外的本振,就可以得到信号的幅度、频率等信息,并且具有频带宽、响应速度快、灵敏度高等优点。近年来的研究表明,约瑟夫森结检测的灵敏度可达9000V/W,在单一温度下使用单个结的检测频带宽度可达50:1(76GHz至3.1THz),检测频率可高达4.25THz。
本文主要工作是:
展示了实验室最新的高频信号检测结果:在79K温度下,研究了将100GHz附近几个信号同时辐照约瑟夫森结时检测系统检测到的频谱,证实了约瑟夫森检测系统实现宽带检测的可行性;并且在79K温度下,实现了0.76THz信号的检测,在6K温度下,实现了2.5THz信号的检测。
在实验室已搭建的小型高频信号检测系统的基础上,研究了前置放大器在该系统中的重要作用:在温度一定、结的特性不变的情况下,高频信号检测系统的最小检测功率主要取决于前置放大器的输入电压噪声参数。
为了使小型高频信号检测系统更加实用,本研究正在开发DSP数据处理系统以实现数据采集、锁相放大等功能,用来改进现有的检测系统,使其数字化、小型化、集成化。