超导约瑟夫森结阵列振荡器研究

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1、西安电子科技大学博士学位论文超导约瑟夫森结阵列振荡器研究姓名：高斌申请学位级别：博士专业：电磁场与微波技术指导教师：官伯然20030301超导约瑟夫森结阵列振荡器研究摘要本文系统的研究了超导约瑟夫森结阵列振荡器。首先介绍了超导约瑟夫森结阵列振荡器系统的选题背景、论文的创新之处以及研究方案。然后，阐述了约瑟夫森效应、约瑟夫森结阵列振荡器的基本原理、基本结构和关键技术，根据原理引出超导约瑟夫森结阵列振荡器的模型，最后，根据约瑟夫森原理，对超导约瑟夫森结阵列振荡器的模型进行了模拟和分析，仿真得出了振荡器的各项参数值。该课题的研究是新方法、新技术的探讨，并取得了一些成果。I.本文系统研究了

2、阵列与多种内、外部因素相互作用下的锁相振荡特性，首次提出了一种一维和二维超导约瑟夫森阵列的锁相振荡是阵列振荡器各种内、外部参数综合的理论。z建立了能反映实际器件电路情况的阵列振荡器模型，对于阵列振荡器的实际电路设计具有很高的实用价值。3.建立了用于超导阵列振荡器时域模拟的专用软件，其软件能全面分析阵列结构的组成和各个部分的电特性对阵列振荡器锁相的影响。4.提出了二维阵列振荡器参数综合优化实际理论，在很大的一个三维参数空间中，二维阵列都能保持相位锁定。三维参数空间(相位保持稳定)的存在，很好的解决了结参数离散性问题。5，应用仿真摄动分析方法对多参数锁相振荡进行了深入研究，如果对任意某

3、个结在短时间内施加微小电压扰动Pv，使其相位和频率偏离。经过一段时间后，阵列能恢复到以前同步状态，就可以认为该阵列处于同相振荡的状态。超导约瑟夫森结阵列振荡器是国家自然科学基金项目，这种振荡器是一种具有广阔应用前景的高性能THz振荡源。这种器件在航空航天、天文探测、地球卫星遥感、卫星地面目标识别以及医疗诊断上均有着极为广阔的前景。超导约瑟夫森结阵列振荡器是近年来国际超导研究领域中极为活跃的研究课题之一，对这种器件开展深入的研究对于发展高新技术新型超导器件及设备、增强超导研究领域的科学技术水平和国防技术水平都具有十分重要的意义。该项研究工作的开展，对于探索超导阵列锁相机理以及实现高效

4、准确的亚毫米波段超导约瑟夫森结阵列振荡器分析与设计，都有着十分重要的理论和实际价值。关键词:振荡器锁相亚毫米波约瑟夫森结QJOResearchonSuperconductingJosephsonJunctionArrayOscillatorABSTRACTThispaperinvestigatessuperconductingJosephsonjunctionarrayOscillator.Firstlyhistoryandcurrentofsuperconductingoscillator,backgroundofquestionchoosing,initiationinthis

5、paperandsolutiontothesubjectareintroduced.Thenthebasicprinciple,basicstructureandkeytechnologyofarrayoscillatoraregiven,fromwhichthemodelsofsuperconductingarrayoscillatorarederived,whichincludesthemodeloftwo-dimensionarrayandtheoneone-dimensionarray.Finally,themodelsofsuperconductingarrayoscil

6、latoraresimulatedandanalyzed,andtheparametervaluesareobtainedfromsimulation.Anewmethodandanewtechniqueareappliedtothesubjecttosimulateandachieve.1)Thephase-lockedoscillationpropertyofinteractionbetween1-Dand2-Djunctionarrayandmanyinnerandouterparametersareintensivelyresearched.2)Themathematics

7、analysismodelofsuperconductingJosephsonJunctionArrayOscillatorbasedonthetheoryoftheJosephsonjunctionacefectismadeup.3)ThesoftwareusedtosimulatethemodelofJunctionArrayOscillatorismadeup.4)Anewoptimizationmethodofparameterspaceisappliedto