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內(nèi)容簡介

　　本書主要介紹四種超導(dǎo)探測器：超導(dǎo)隧道結(jié)（SIS）和超導(dǎo)熱電子（HEB）混頻器，超導(dǎo)動態(tài)電感探測器（MKID）和超導(dǎo)相變邊緣探測器（TES）。其中前兩種主要用于高光譜分辨率相干探測，后兩種主要用于大規(guī)模陣列成像探測。具體內(nèi)容包括四種超導(dǎo)探測器的基本原理、物理特性、設(shè)計分析方法及應(yīng)用等。本書可供從事太赫茲頻段高靈敏度探測的研究人員和相關(guān)工程技術(shù)人員使用，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)的參考用書。

作者簡介

　　史生才，1985年畢業(yè)于南京工學(xué)院（現(xiàn)東南大學(xué)）無線電工程系，1988年獲中國科學(xué)院研究生院碩士學(xué)位，1996年獲日本綜合研究大學(xué)院大學(xué)天文系博士學(xué)位。現(xiàn)為中國電子學(xué)會微波分會學(xué)術(shù)委員會委員，東南大學(xué)毫米波國家重點實驗室學(xué)術(shù)委員會委員，南京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院兼職教授，中科院上海天文臺兼職博導(dǎo)。史生才研究員是1998年度國家基金委“國家基金委杰出青年科學(xué)基金”入選者，1999年度財政部“國外杰出人才引進計劃”入選者，2007年江蘇省“333高層次人才培養(yǎng)工程”中青年首席科學(xué)家入選者。史生才研究員主要從事基于低溫超導(dǎo)器件的太赫茲高靈敏度微弱信號探測技術(shù)研究及應(yīng)用系統(tǒng)研究，在該領(lǐng)域已取得許多高水平成果：主持研制了我國首臺100-GHz頻段超導(dǎo)SIS接收機，并在其基礎(chǔ)上成功研制了多譜線接收系統(tǒng)；主持研制了我國*500-GHz頻段的低耗電小型化超導(dǎo)SIS接收系統(tǒng)，在我國首次觀測到亞毫米波段的星際分子譜線；率領(lǐng)其團隊與日本NiCT研究所合作，成功研制基于 NbN超導(dǎo)隧道結(jié)的500-GHz頻段高性能超導(dǎo)混頻器，在國際上首次將NbN超導(dǎo)混頻技術(shù)應(yīng)用于天文觀測研究等。發(fā)表高水平（SCI收錄）學(xué)術(shù)論文多篇，曾獲國家科技進步獎二等獎、中科院科技進步二等獎、江蘇省科技進步一等獎、青海省科技進步一等獎等。主要研究方向為太赫茲探測技術(shù)、方法及應(yīng)用。

圖書目錄

1 超導(dǎo)隧道結(jié)混頻器001
1.1 引言003
1.2 超導(dǎo)量子混頻理論007
1.2.1 超導(dǎo)基本理論007
1.2.2 約瑟夫森效應(yīng)013
1.2.3 經(jīng)典混頻理論016
1.2.4 超導(dǎo)隧道結(jié)準(zhǔn)粒子隧穿效應(yīng)024
1.2.5 量子混頻理論029
1.3 超導(dǎo)隧道結(jié)單片集成調(diào)諧技術(shù)033
1.3.1 Mattis Bardeen理論及表面阻抗033
1.3.2 超導(dǎo)隧道結(jié)調(diào)諧和阻抗變換電路035
1.4 超導(dǎo)隧道結(jié)混頻器芯片制備工藝035
1.5 毫米波和亞毫米波超導(dǎo)隧道結(jié)混頻器036
1.6 小結(jié)與展望041
2 超導(dǎo)熱電子混頻器043
2.1 引言045
2.2 超導(dǎo)熱電子混頻器基本原理045
2.2.1 超導(dǎo)熱電子混頻器原理045
2.2.2 超導(dǎo)熱電子混頻器特性050
2.3 超導(dǎo)熱電子混頻器熱點模型058
2.3.1 一維熱點模型058
2.3.2 非均勻吸收熱點模型062
2.4 超導(dǎo)熱電子混頻器物理機制及特性066
2.4.1 超導(dǎo)熱電子混頻器量子噪聲066
2.4.2 超導(dǎo)熱電子混頻器溫度變化特性068
2.4.3 超導(dǎo)熱電子混頻器犜c變化特性071
2.4.4 超導(dǎo)熱電子混頻器磁場變化特性074
2.5 天線耦合超導(dǎo)熱電子混頻器077
2.5.1 1.3THz頻段超導(dǎo)熱電子混頻器077
2.5.2 0.1~1.5THz超寬帶超導(dǎo)熱電子混頻器082
003 目錄
2.6 小結(jié)與展望084
3 超導(dǎo)動態(tài)電感探測器087
3.1 引言090
3.1.1 MKID發(fā)展歷史及應(yīng)用領(lǐng)域090
3.1.2 MKID芯片常用薄膜特性091
3.1.3 MKID的結(jié)構(gòu)設(shè)計092
3.2 超導(dǎo)動態(tài)電感探測器機理及特性094
3.2.1 超導(dǎo)動態(tài)電感探測器基本原理094
3.2.2 超導(dǎo)動態(tài)電感探測器特性102
3.3 頻分復(fù)用讀出技術(shù)111
3.3.1 超導(dǎo)探測器讀出技術(shù)111
3.3.2 MKID頻分復(fù)用讀出技術(shù)112
3.3.3 32像元×32像元MKID頻分復(fù)用讀出電路116
3.4 32像元×32像元超導(dǎo)動態(tài)電感探測器陣列118
3.4.1 探測器陣列仿真設(shè)計119
3.4.2 探測器陣列芯片制備121
3.4.3 探測器陣列特性125
3.5 小結(jié)與展望140
4 超導(dǎo)相變邊緣探測器141
4.1 引言143
4.2 輻射熱探測器基本原理145
4.3 超導(dǎo)相變邊緣探測器機理及特性150
4.3.1 超導(dǎo)相變邊緣探測器基本原理150
4.3.2 超導(dǎo)相變邊緣探測器噪聲155
4.3.3 超導(dǎo)相變邊緣探測器復(fù)阻抗159
4.4 單像元超導(dǎo)相變邊緣探測器160
4.4.1 單層膜超導(dǎo)相變邊緣探測器160
4.4.2 雙層膜超導(dǎo)相變邊緣探測器164
4.4.3 合金膜超導(dǎo)相變邊緣探測器165
超高靈敏度太赫茲超導(dǎo)探測器004
4.5 大規(guī)模超導(dǎo)相變邊緣探測器陣列166
4.5.1 超導(dǎo)相變邊緣探測器陣列167
4.5.2 超導(dǎo)相變邊緣探測器陣列讀出電路168
4.5.3 8像元×8像元超導(dǎo)相變邊緣探測器陣列176
4.5.4 256像元超導(dǎo)相變邊緣探測器陣列180
4.6 超導(dǎo)相變邊緣單光子探測器182
4.6.1 超導(dǎo)相變邊緣單光子探測器特性182
4.6.2 鎢超導(dǎo)相變邊緣單光子探測器184
4.6.3 鈦超導(dǎo)相變邊緣單光子探測器186
4.6.4 鈦金超導(dǎo)相變邊緣單光子探測器190
4.7 小結(jié)與展望191
5 量子級聯(lián)激光器與超導(dǎo)熱電子混頻器集成技術(shù)研究193
5.1 引言195
5.2 太赫茲量子級聯(lián)激光器基本原理197
5.2.1 太赫茲量子級聯(lián)激光器電子輸運特性198
5.2.2 太赫茲量子級聯(lián)激光器諧振腔特性201
5.3 太赫茲量子級聯(lián)激光器輻射特性及調(diào)控203
5.3.1 太赫茲量子級聯(lián)激光器波束特性203
5.3.2 太赫茲量子級聯(lián)激光器頻率特性209
5.3.3 太赫茲量子級聯(lián)激光器功率特性212
5.4 太赫茲量子級聯(lián)激光器與超導(dǎo)熱電子混頻器的集成技術(shù)213
5.4.1 2.5/2.7THz頻段高集成度超導(dǎo)接收機213
5.4.2 2.9/3.5THz頻段基于量子級聯(lián)激光器的高分辨率頻譜儀216
5.4.3 30THz頻段基于量子級聯(lián)激光器的高分辨率頻譜儀228
5.5 小結(jié)與展望232
參考文獻233
索引243