科研成果

具体取得主要科研成果:

(1)太赫兹探测技术。在超导热电子测辐射热(HEB)混频器件应用于太赫兹信号的相干探测研究中得到了2.5 THz,噪声温度为1026 K和3.1 THz,噪声温度为1400 K的结果,在2.5 THz频段系统的噪声温度低于10倍量子极限噪声温度,达到了国际先进水平,满足了实用的需求。这一工作在2年一次的国际超导电子学会议(ISEC2009) 的前期研讨会上作为6篇之一的大会邀请报告,后被会议举办地日本作为邀请论文向日本电气信息通信学会会刊(IEICE2010)推荐发表。

(2)单光子探测技术。研究制备了NbN超导纳米线单光子探测器芯片。发展了具有自主常识产权的SNSPD芯片的封装方法等。封装后的SNSPD器件通过标准单模光纤引入光信号,光子耦合效率超过95%。同时通过同轴电缆将探测信号引出,使用方便,接近产品的要求。已提供给中国科技大学中国科学院量子信息重点实验室和日本大阪大学量子信息光子学实验室,分别用在量子密钥分发(QKD)和量子光学系统中的实验。

(3)新型人工电磁材料。提出了一种新的人工电磁结构——各向异性人工特异介质中的空气波导,设计了一种金属/介质(Ag/SiO2)多层薄膜契形空气波导结构,可使电磁波传播变慢直至停滞。这一结构不仅可以减小材料损耗的影响,也可以方便地通过多层薄膜技术实现,因此具有重要应用价值。这一工作在Opt. Express上发表后,马上被《自然中国》(Nature China)以物理和材料领域的研究亮点(Highlights)进行了专门报道,指出该结构可实现性强、损耗小。论文也进入了Opt. Express杂志网站当月“下载之最(Top downloads)”,受到国际同行的关注。这一领域的著名科学家Tsakmakidis博士在2009年美国快慢光年会上特邀综述报告中专门提及这一研究工作。

(4)超导量子比特。首次提出并在宏观超导量子系统中观测到量子跳跃这一重要量子效应(PRL 2008)。,观测到了超导量子比特中光子辅助隧穿形成地峰和谷所代表的粒子在不同能级或者左右阱之间的强烈反转,这一成果发表在Appl. Phys. Lett.上,相关图被杂志选为封面,后文章内容又被《自然中国》(Nature China)杂志作为重要研究进展加以重点评述。选为来自中国大陆和香港的突出科学研究成果。这些实验结果发表后,日本、意大利、波兰、白俄罗斯等国多个研究小组在国际著名期刊上引用了这些结果。最新的成果已在国际超一流学术刊物《自然-通信》(Nature Communication 2010)刊登。

(5)太赫兹光谱。建立低温(样品从-270摄氏度到室温变化)太赫兹光谱系统进行了多种材料的太赫兹光谱测量。低温THz光谱系统在国内还未见有其它单位有报道。利用低温太赫兹光谱系统研究了高迁移率半导体材料InP的特性,由于测量是非接触式无损检测方法,在半导体工业中有很大的应用潜力;研究了超导太赫兹人工电磁材料,可以解决THz人工电磁材料的高损耗问题,实现了磁场调谐;测量了多种非极性液体的太赫兹谱,发现烷烃是很好的构成太赫兹波导的材料。这些结果在国际上还未见其它研究小组有报道,发表在Opt. Soc.Am.B.,Optics Express等杂志上。

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