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THz波在信息通信、国家安全、医疗科学等诸多领域都具有非常广阔的应用前景。可是单个约瑟夫森结的辐射功率极小,并没有实用价值。要想得到有价值的约瑟夫森辐射,需要研究约瑟夫森结阵列及其辐射条件。与其它辐射源相比,基于约瑟夫森结阵列的辐射源不仅功耗极低,而且还具有辐射频率易于连续调节的优点。
另外,对于波的检测是研究THz波的产生不可缺少的手段。目前,对于THz信号检测器件主要有室温肖特基二极管、热电子测热电阻(HEB)和超导约瑟夫森结等器件。因此研究超导约瑟夫森结THz波的产生及信号检测是很有意义的课题。
在实验中我们设计的法布里-帕洛特谐振腔主要由一个半开放的球面镜和一个平面镜组成。信号在平面镜和球面镜之间进行反射形成高斯分布,通过调节谐振腔使其与待测信号谐振,然后将约瑟夫森结置于谐振腔中电场强度最强处,给约瑟夫森结输入电流,两端的电压信号再输入计算机,同时也输入电流大小的信号,这样就能得到约瑟夫森结相应的特性曲线。
我们利用法布里-帕洛特谐振腔来测量约瑟夫森结的直流I-V特性和毫米波辐照特性。实验室中我们使用的约瑟夫森结是由生长在双晶SrTiO3基片上的T1-2212高温超导薄膜制作的。SrTi03基片的晶界错位角为24°,厚度为0.5mm。