一種探測(cè)高溫超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)器件電磁輻射的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及高溫超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)器件亞太赫茲電磁輻射領(lǐng)域，特別涉及一種 使用Quasi-Optical諧振系統(tǒng)探測(cè)高溫超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)器件電磁輻射的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 太赫茲（Terahertz，THz)/亞太赫茲（subterahertz，Sub_THz)波，通常是指頻率在 100GHz至ΙΟΤΗζ之間的電磁波。其中，1ΤΗζ = 1012Ηζ。在電磁頻譜中，其波段位于紅外光和微 波之間，頻譜范圍相當(dāng)寬。1974年，F(xiàn)Iemmin使用邁克耳遜干涉儀檢測(cè)到包含這一頻段的頻 譜，并第一次提出"太赫茲"這一概念。
[0003] 太赫茲波在電磁波譜中占有特殊的位置，處于電子學(xué)向光子學(xué)的過(guò)渡區(qū)域。在無(wú) 線(xiàn)電物理領(lǐng)域，太赫茲波被稱(chēng)為亞毫米波(submillimeter wave，簡(jiǎn)稱(chēng)為SMMW);在光子學(xué)領(lǐng) 域則稱(chēng)之為遠(yuǎn)紅外輻射(far infrared，簡(jiǎn)稱(chēng)為FIR)。通常，應(yīng)用電子學(xué)理論研究低于太赫 茲頻段的電磁波;而應(yīng)用光學(xué)理論研究頻率高于此波段的電磁波。太赫茲技術(shù)在信息通信、 物體成像、醫(yī)療診斷、衛(wèi)星通訊等諸多領(lǐng)域具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值，但長(zhǎng)期以來(lái)缺乏產(chǎn)生 和檢測(cè)太赫茲波的有效方法，使得該波段的電磁波應(yīng)用成為空白，被稱(chēng)為"太赫茲空隙" ("THz Gap"）。
[0004] 由于高溫超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)具有高度非線(xiàn)性、高分辨率和反應(yīng)速率、極高的工作頻 率、低功耗、低噪聲等突出優(yōu)點(diǎn)成為一種全新的量子器件，獲得了廣泛的研究和應(yīng)用。根據(jù) 交流約瑟夫森電壓-頻率關(guān)系fj = 2eV/h = VX483.6GHz/mV，電壓和頻率具有線(xiàn)性的變化關(guān) 系。當(dāng)在約瑟夫森結(jié)兩端加幾毫伏的電壓，就可以得到毫米波乃至THz波電磁波輻射，同時(shí) 約瑟夫森結(jié)還具有極低的噪聲和功耗，是一種特性?xún)?yōu)良的太赫茲波信號(hào)源，對(duì)他的研究和 開(kāi)發(fā)有望填補(bǔ)亞太赫茲頻段電磁應(yīng)用的空白。因此，很有必要研究這種器件的太赫茲電磁 輻射及其探測(cè)技術(shù)。
[0005] 雖然高溫超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)(陣列）內(nèi)部的太赫茲振蕩被很多理論和實(shí)驗(yàn)所證實(shí)，但 是由于結(jié)器件與自由空間及外部微波電路的耦合強(qiáng)度太小以及阻抗不匹配，使得結(jié)陣列中 的超高頻電磁振蕩以較大的功率輻射到外部空間非常困難，因此現(xiàn)有技術(shù)中，高溫超導(dǎo)約 瑟夫森結(jié)器件的電磁輻射的輻射效率低，并且對(duì)于它的輻射效率的檢測(cè)也非常困難。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種探測(cè)高溫超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)器件電磁 輻射效率的探測(cè)裝置。利用介質(zhì)諧振器和Quasi-Optical諧振腔的共同諧振，提高高溫超導(dǎo) 約瑟夫森結(jié)器件電磁輻射信號(hào)耦合輸出功率。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：
[0008] -種探測(cè)高溫超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)器件電磁輻射的裝置，包括波導(dǎo)管、屏蔽筒、不銹鋼 圓筒、充有液氮的杜瓦瓶、喇叭天線(xiàn)、平面反射鏡和用于放置高溫超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)器件的樣 品臺(tái)；所述杜瓦瓶的瓶口上蓋有一上面板，不銹鋼圓筒嵌套于杜瓦瓶?jī)?nèi)，屏蔽筒則套在不銹 鋼圓筒外;所述喇叭天線(xiàn)置于不銹鋼圓筒內(nèi)，在喇叭天線(xiàn)內(nèi)開(kāi)有一小孔，波導(dǎo)管的下端與該 小孔緊密相連，且波導(dǎo)管的上端穿過(guò)上面板伸出杜瓦瓶外；所述樣品臺(tái)設(shè)置于不銹鋼圓筒 內(nèi)并位于喇叭天線(xiàn)下方，所述平面反射鏡則設(shè)置于不銹鋼圓筒內(nèi)并位于樣品臺(tái)下方。高溫 超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)器件(樣品）由基片和集成在表面的約瑟夫森結(jié)(陣列)組成，平面反射鏡與 喇口八天線(xiàn)構(gòu)成Quasi-Optical諧振腔，把基片作為介質(zhì)諧振器，并與Quasi-Optical諧振腔 結(jié)合，借助兩個(gè)諧振器的共同作用，當(dāng)兩個(gè)諧振器共同諧振時(shí)，可實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)結(jié)陣列與外部檢 測(cè)電路的有效親合，提尚結(jié)器件亞太赫茲尚頻電磁福射的效率。
[0009] 為了可以調(diào)節(jié)喇叭天線(xiàn)伸入杜瓦瓶的長(zhǎng)度，進(jìn)而調(diào)節(jié)Quasi-Optical諧振腔的腔 長(zhǎng)，上述方案優(yōu)選的，還包括設(shè)置于上面板上方的固定面板，該固定面板通過(guò)波導(dǎo)管上下調(diào) 節(jié)器連接于上面板上方，所述波導(dǎo)管上端穿過(guò)該固定面板。
[0010] 上述方案優(yōu)選的，所述波導(dǎo)管上下調(diào)節(jié)器為螺旋測(cè)微器，包括左螺旋測(cè)微器和右 螺旋測(cè)微器。
[0011] 為了可以調(diào)正高溫超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)器件(樣品）在Quasi-Optical諧振腔中的位 置，上述方案優(yōu)選的，還包括連接桿和設(shè)置于上面板上方的固定面板，所述連接桿下端與樣 品臺(tái)連接，上端穿過(guò)上面板和固定面板、并通過(guò)樣品臺(tái)上下調(diào)節(jié)器與固定面板連接。
[0012] 上述方案優(yōu)選的，所述樣品臺(tái)上下調(diào)節(jié)器為樣品臺(tái)螺旋測(cè)微器。
[0013] 上述方案優(yōu)選的，所述喇叭天線(xiàn)的張角0:為5°~25°，喇叭天線(xiàn)的輸入端直徑2r為 10mm~30mm，喇機(jī)天線(xiàn)的輸出端直徑2R為15mm~55mm，喇機(jī)天線(xiàn)的長(zhǎng)度L為30mm~60mm，喇 口八天線(xiàn)的壁厚為1mm~3mm。
[0014] 上述方案優(yōu)選的，所述平面反射鏡的直徑為15mm~55mm。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0016] 1.喇叭天線(xiàn)能夠有效匯聚結(jié)器件輻射的電磁波，有利于提高約瑟夫森結(jié)器件輻射 電磁波的功率；
[00?7] 2.把基片作為介質(zhì)諧振器，并與Quasi-Optical諧振腔結(jié)合，借助兩個(gè)諧振器的共 同作用，當(dāng)兩個(gè)諧振器在一起諧振時(shí)，可實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)結(jié)陣列與外部檢測(cè)電路的有效耦合，提高 結(jié)器件亞太赫茲高頻電磁輻射的效率；
[0018] 3.通過(guò)調(diào)節(jié)Quasi-Optical諧振腔的腔長(zhǎng)和約瑟夫森結(jié)器件與平面鏡的位置，使 約瑟夫森結(jié)處在電場(chǎng)較強(qiáng)的位置，達(dá)到提高結(jié)器件超高頻電磁輻射效率的目的。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1為本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為本實(shí)用新型裝置的Quasi-Optical諧振腔結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖3為本實(shí)用新型裝置的Quasi-Optical諧振腔中喇叭天線(xiàn)的左視圖。
[0022] 圖中標(biāo)號(hào)為：1、波導(dǎo)管;2、右螺旋測(cè)微器;3、左螺旋測(cè)微器;4、樣品臺(tái)螺旋測(cè)微器； 5、固定面板;6、上面板;7、液氮;8、屏蔽筒;9、不銹鋼圓筒；10、杜瓦瓶；11、喇叭天線(xiàn)；12、樣 品臺(tái)；13、平面反射鏡；
[0023] L、喇叭天線(xiàn)的長(zhǎng)度，0、喇叭天線(xiàn)的張角，2r、喇叭天線(xiàn)的輸入端直徑，2R、喇叭天 線(xiàn)的輸出端直徑。
【具體實(shí)施