Исследование гармоник джозефсоновской генерации в распределённом туннельном переходе

Представлены результаты экспериментального исследования гармоник джозефсоновского излучения в терагерцовом диапазоне частот источника на основе распределённого джозефсоновского перехода. Источник представляет собой интегральную микросхему, включающую указанный переход, согласованную передающую антенну и гармонический смеситель, используемый для фазовой стабилизации выходного сигнала. Переход и гармонический смеситель выполнены из трёхслойных структур сверхпроводник-изолятор-сверхпроводник (СИС) Nb-AlO_x-Nb и работают при температуре 4,2 К, антенна размещена в нижнем сверхпроводящем электроде микросхемы из Nb. Для исследования спектрального состава и характеристик выходного излучения применялись две различные методики: с использованием терагерцового фурье-спектрометра на основе широкополосного полупроводникового детектора и с использованием терагерцового спектрометра высокого разрешения на основе супергетеродинного СИС-приёмника. Спектральный состав излучения демонстрирует наличие как основной гармоники джозефсоновской генерации, так и высших гармоник. Исследованы спектральные характеристики основной (на частотах 300-335 ГГц) и второй (на частотах 600-670 ГГц) гармоник со спектральным разрешением порядка 0,1 МГц при помощи СИС-детектора.

На английском языке

Study of josephson generation harmonics in a long josephson junction

Kinev N.V.

Rudakov K.I.

Filippenko L.V.

Koshelets V.P.

We present the results of experimental study of the harmonics of Josephson radiation from a terahertz (THz) source based on a long Josephson junction (LJJ). The source consists of an integrated circuit including the LJJ, a matched transmitting antenna, and a harmonic mixer used for phase locking of the output signal. The LJJ and the harmonic mixer are both made of three-layer Nb-AlO_x-Nb superconductor-insulator-superconductor (SIS) structures and operate at a temperature of 4.2 K. The antenna is located in the base superconducting Nb electrode of the microcircuit. To study the spectral composition and characteristics of the output radiation, two different methods were employed, using a THz Fourier transform spectrometer based on a broadband semiconductor detector and using a high-resolution THz spectrometer based on a heterodyne SIS receiver. The spectral composition of the radiation demonstrates the presence of both the fundamental harmonic of the Josephson effect and the higher harmonics. The spectral characteristics of the fundamental (at frequencies of 300-335 GHz) and the second (at frequencies of 600-670 GHz) harmonics, respectively, with a spectral resolution of about 0.1 MHz were studied using a SIS detector.

DOI: https://doi.org/10.52452/00213462_2022_65_08_651

Пример ссылки для цитирования:

Кинев Н.В., Рудаков К.И., Филиппенко Л.В., Кошелец В.П. Исследование гармоник джозефсоновской генерации в распределённом туннельном переходе // Изв. вузов. Радиофизика. 2022. Т. 65, № 8. C. 651–661.