一种约瑟夫森行波放大器及其制备方法技术

本申请公开一种约瑟夫森行波放大器及其制备方法。所述约瑟夫森行波放大器包括两层金属层和中间介质层；第一金属层为铝薄膜，使用紫外光刻制备电容的下面板、电感和地平面；第二金属层使用双角度蒸发制备约瑟夫森结和电容的上面板；中间介质层使用单原子层沉积生长的氧化铝薄膜，完全覆盖第一金属层；多个约瑟夫森结构成传输线，传输线两端分别构成约瑟夫森行波放大器输入端口和输出端口；每个约瑟夫森结之间用平板电容与地连接，并在传输线弯折处采用共面波导线连接。采用本申请提供的约瑟夫森行波放大器能够减少材料损耗，简化制备工艺，提高器件制备的成品率。

【技术实现步骤摘要】
一种约瑟夫森行波放大器及其制备方法
本申请涉及放大器制备
，尤其涉及一种约瑟夫森行波放大器及其制备方法。
技术介绍
约瑟夫森行波放大器是利用约瑟夫森结作为非线性电感元件实现参量放大的器件。器件由超导电路和约瑟夫森结构成，具有噪声低、体积小、效率高和稳定性好等优点，其工作范围一般在3-10GHz。利用约瑟夫森结构成放大器的方案有很多种，行波放大器具有以下优点：1.增益在20dB以上的带宽可以达到3GHz。2.由于输出和输入端口分开，不需要额外增加环形器来隔离输入和输出信号。3.可以串联使用，增大增益。4.驱动微波与信号传播方向必须相同，避免了驱动微波反射的问题。在微弱信号的测量有非常重要的应用，约瑟夫森行波放大器的噪声可以接近量子极限，用于测量数个微波光子的信号。然而现有的约瑟夫森行波放大器结构复杂，所用材料种类较多、且制备工艺也需要非常严格的纳米加工技术和低损耗绝缘材料，一般实验室很难加工。基于此，亟需一种结构简单、所用材料较少且器件尺寸较小，且制备工艺相对简单的约瑟夫森行波放大器。专利
技术实现思路
本申本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种约瑟夫森行波放大器，其特征在于，包括两层金属层和中间介质层；/n第一金属层为铝薄膜，使用紫外光刻制备电容的下面板、电感和地平面；/n第二金属层使用双角度蒸发制备约瑟夫森结和电容的上面板；中间介质层使用单原子层沉积生长的氧化铝薄膜，完全覆盖第一金属层；/n多个约瑟夫森结构成传输线，传输线两端分别构成约瑟夫森行波放大器输入端口和输出端口；每个约瑟夫森结之间用平板电容与地连接，并在传输线弯折处采用共面波导线连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种约瑟夫森行波放大器，其特征在于，包括两层金属层和中间介质层；
第一金属层为铝薄膜，使用紫外光刻制备电容的下面板、电感和地平面；
第二金属层使用双角度蒸发制备约瑟夫森结和电容的上面板；中间介质层使用单原子层沉积生长的氧化铝薄膜，完全覆盖第一金属层；
多个约瑟夫森结构成传输线，传输线两端分别构成约瑟夫森行波放大器输入端口和输出端口；每个约瑟夫森结之间用平板电容与地连接，并在传输线弯折处采用共面波导线连接。


2.如权利要求1所述的约瑟夫森行波放大器，其特征在于，每三个约瑟夫森结构成一个单元，每个单元均包括LC谐振腔、三个约瑟夫森结和四个耦合电容；其中三个耦合电容用于形成传输线对地电容，保证传输线上的阻抗为50Ω，另外一个耦合电容用来形成传输线与LC谐振腔的耦合，实现单独控制谐振腔与传输线耦合的大小。


3.如权利要求1所述的约瑟夫森行波放大器，其特征在于，LC谐振腔由一个电感和两个电容构成。


4.如权利要求3所述的约瑟夫森行波放大器，其特征在于，约瑟夫森结的电感和平板电容匹配，保证传输线上的阻抗为50Ω。


5.如权利要求1所述的约瑟夫森行波放大器，其特征在于，在输入端口输入需要放大的微弱信号微波和驱动微波，在输出端口输出经过放大的信号微波；驱动微波要远远强于信号微波，在输入端口使用定向耦合器，直通端口接入放大器中，输入端口接信号微波，在耦合...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛光明，于海峰，金贻荣，
申请(专利权)人：北京量子信息科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11