ジョセフソン接合を用いたテラヘルツ波の検出及び新規アプリケーション応用

使用约瑟夫森结的太赫兹波检测和新应用

基本信息

批准号：
11J05406
负责人：
金子亮介
金额：
$ 0.83万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

テラヘルツ波の広帯域、高速、高感度検出を目指し、ジョセフソン接合を用いた検出器を開発し、その評価を行うことが本研究の同的である。特に交流ジョセフソン効果を用いた電磁波の電界検出により、テラヘルツ波の広帯域・高速検出を目指した。単色化された狭帯域のマイクロ波・ミリ波に対するジョセフソン接合の応答はこれまで詳しく調べられているが、広帯域パルス電磁波に対するジョセフソン応答特性はほとんど調べられていなかった。私は前年までの研究で、ジョセフソン接合に広帯域テラヘルツパルスを照射した場合の電流電圧特性の変化は、交流ジョセフソン効果による電界応答が支配的であることを示してきた。本年度は、周波数帯域の異なるテラヘルツパルスに対するジョセフソン接合の応答を詳細に調べた。周波数帯域の異なる広帯域テラヘルツパルス光源として、スパイラル型、ボウタイ型と、異なるアンテナ構造をもつ光伝導アンテナを利用した。スパイラル型アンテナから放射されるテラヘルツパルスのパルス幅は、ボウタイ型アンテナから放射されるTHzパルスのパルス幅よりも1桁以上大きく、数10psecに及ぶ。また、メタルメッシュフィルターを用いて、テラヘルツ波の帯域を制御し、ジョセフソン接合の応答の変化を観測した。これらの結果を、RSJモデルに基づいた理論式で解析した結果、ジョセフソン接合の特性周波数が応答特性に大きく影響を与えており、これよりも高い周波数成分では特性が極端に悪くなり、広帯域検出にIcRn積の改善が必要であることが分かった。

这项研究同样的是，以宽带，高速和高敏性检测的目的，我们使用约瑟夫森连接处开发和评估检测器。特别是，我们旨在通过使用AC Josephson效应检测电磁波，检测宽频段和高速高速的Terahertz波。到目前为止，已经详细研究了约瑟夫森连接对单色窄带微波和毫米波的响应，但是很少研究约瑟夫森对宽带脉冲电磁波的响应特征。在我以前的研究中，我已经表明，当约瑟夫森连接被宽带Terahertz脉冲照射时，电流 - 电压特性的变化是主导的，由于交替的电流 - 电压效应，电场响应占主导地位。今年，我们详细研究了约瑟夫森连接对具有不同频段的Terahertz脉冲的响应。作为具有不同频带的宽带Terahertz脉冲光源，使用具有不同天线结构的光电自动天线，例如螺旋型和Bowtie类型。从螺旋天线发出的Terahertz脉冲的脉冲宽度远远超过比从Bowtie天线发出的THZ脉冲的脉冲宽度大的数量级，并且延伸至几十psec。此外，使用金属网格滤波器控制Terahertz波的带，并观察到约瑟夫森连接的变化。使用基于RSJ模型的理论方程分析了这些结果，发现Josephson结的特征频率对响应特征具有很大的影响，并且在较高频率组件下的特征非常差，并且ICRN产品对于宽带检测是必要的。