摘要：串联超导量子干涉器件(superconducting quantum interference device,SQUID)阵列通过增加SQUID数量来达到提升信噪比的目的,即SQUID电压信号随SQUID数目比例增加而总电压噪声正比于SQUID数目的平方根值.本文介绍了利用自主工艺线进行串联SQUID阵列研究的相关研究进展,实现了SQUID数量分别为200和800的阵列集成,测试得到磁通噪声达到0.5μФ_(0)/√Hz和输入电流灵敏度35μA/Ф_(0),等效输入电流噪声达到18pA/√Hz.另外,还给出了阵列参数与集成SQUID数量的关系,验证了设计可靠性和工艺一致性.

摘要：超导量子干涉器件(superconducting quantum interference device,SQUID)作为一种极灵敏的磁通传感器,在生物磁探测、低场核磁共振、地球物理等领域得到广泛应用.本文介绍了一种基于SQUID的高灵敏度磁强计,由SQUID和一组磁通变压器组成.SQUID采用一阶梯度构型,增强其抗干扰性.磁通变压器由多匝螺旋的输入线圈和大尺寸单匝探测线圈组成,其中输入线圈与SQUID通过互感进行磁通耦合.利用自主工艺平台,在4英寸硅衬底上完成了基于Nb/Al-AlOx/Nb约瑟夫森隧道结的SQUID磁强计制备.低温测试结果显示,该磁强计磁场灵敏度为0.36 nT/Ф0,白噪声段磁通噪声为8μФ0/√Hz,等效磁场噪声为2.88 fT/√Hz.

摘要：随着超导单磁通量子(Single Flux Quantum,SFQ)数字电路的集成度规模不断提升,基于SFQ标准单元库及知识产权(Intellectual Property,IP)电路的设计将会逐渐取代原有的专用定制化数字电路设计的方式.与此同时,IP电路也可以作为新设计方法研究和新工艺及单元库可靠性的验证电路.本文选择大规模数字电路中的基础运算单元全加器为研究对象,希望能在尚在开发中的工艺下得到一个更加稳定工作和完整测试功能的全加器.本文基于自研SIMIT Nb03工艺上开发的SFQ单元库,设计了两种类型的全加器,且实现了全加器逻辑功能和工作性能的低频与高频测试表征.本文的第二种单级型全加器跟同类型的其他全加器相比,在保证了结数量和面积消耗偏小的优势下,又减少了设计难度和便于灵活扩展,使得其在电路IP化使用中也具有指导意义.低频测试结果表明,两种全加器均正确工作,其中单级型全加器具备良好的工作阈值.该款全加器的高频测试显示电路最高工作频率可达22 GHz.本文对测试结果进行详细分析,并基于此针对大规模电路实现开展简单应用探索.

摘要：超导纳米线单光子探测器(SNSPD)因其优异的综合性能被广泛应用于量子通信等众多领域,然而其独特的线性结构会导致SNSPD的探测效率对入射光的偏振态具有依赖性,从而限制了SNSPD在非常规光纤链路或其他非相干光探测环境中的应用.本文基于传统的回形纳米线结构设计制备了一种新型偏振不敏感SNSPD,在纳米线周围引入一层高折射率Si薄膜作为介质补偿层来提高纳米线对垂直偏振态入射光的吸收效率,并将补偿层的上表面设计为光栅结构以减小不同波长下纳米线对不同偏振态入射光的吸收差异从而实现在特定波长范围内的偏振不敏感.除此之外,还采用介质镜和双层纳米线结构来提高器件的光吸收效率,测试结果表明该器件在1605 nm波长处最大探测效率为87%,对应的偏振消光比为1.06.该工作为未来实现高探测效率的偏振不敏感SNSPD提供了参考依据.

摘要：封装是光电子器件的关键技术之一。同时,器件的封装还影响器件的性能。文章提出了一种基于波长滞后的方法来评估激光器在298 K至10 K环境温度范围内的热阻。通过计算降温和升温过程中波长滞后的程度来表征热阻大小。该方法解决了低温环境中无法评估激光器散热性能的问题。这对低温光互连具有重要意义,也为低温环境中激光器的封装设计提供了参考。

摘要：为实现超导纳米线单光子探测器(SNSPD)快速、稳定的封装,提出将光纤和器件光敏面快速耦合的自对准封装方式。首先通过半导体微纳米加工工艺制备了基于介质反射镜结构的SNSPD器件,再利用双面套刻和深硅刻蚀技术制备出特定的SNSPD器件形状。然后设计了以光纤套管、PCB板、陶瓷插芯等为主体的封装结构并实现了SNSPD芯片与光纤陶瓷插芯的快速对准及封装,最后在2.2 K的低温下表征了自对准SNSPD的性能。本批次器件最优的结果是在1550nm达到93.7%的探测效率。通过重复性实验验证了自对准SNSPD的稳定性。实验结果表明,在反复升降温的情况下,器件效率值波动标准差在±0.60%以内。在反复插拔光纤的情况下,波动标准差为±1.80%,最大为3.24%。说明了制备的自对准SNSPD具有良好的稳定性,该封装方式有望为未来SNSPD封装模式提供参考,并为其集成化和商业化提供前期探索可能。

摘要：为实现室温与低温系统之间的跨温区互联,自主设计并研制了一款低漏热的可适用于液氦温区及跨温区互联的柔性线。低温4.2 K时,数据传输速率≥19 Gbps,40 K至4.2 K温区内30 cm长柔性线漏热值为102μW,漏热性能优于商用同类线缆。多通道柔性线成功应用于32像素超导纳米线单光子探测器系统,可实现低温同轴线缆的替代。

摘要：针对航空超导全张量磁测量系统中低温超导量子干涉器件(LTS-SQUID)输出因气压涨落存在基线漂移的现象,设计了气压稳定装置以控制杜瓦内部气压,并研究了在加入该装置后SQUID的工作特性。该装置可在102~122 kPa范围内实现杜瓦内气压线性调节,且稳定气压后杜瓦内气压波动小于50 Pa。实验结果表明:工作在液氦温度的SQUID输出基线漂移与杜瓦内气压变化正相关;加入气压稳定装置可保证液氦温度波动小于0. 5 mK。同时,由实验分析,本系统中SQUID的磁通-温度系数■Φ/■T约为1. 23Φ0/K。

摘要：钻石氮空位(NV)色心是钻石中取代态的氮原子结合空穴而形成的一种点缺陷,由于其易于初始化和光学读出、长相干时间等特性在近年来受到了广泛关注。用于驱动NV色心电子自旋的微波场在量子信息、磁测量等应用中起着关键作用。调控NV色心量子自旋态的微波谐振器在磁传感应用中采用了不同的结构设计,包括单直导线、平面微带天线、三维介质谐振器等。同时,圆极化天线在精确调控能级的研究中起到关键作用。本文综述了近年来在用于NV色心调控的微波谐振器方面的研究进展,为微波谐振器在NV色心量子态调控及磁传感领域的应用提供指导。