共面波导型超导微波功分器: 设计、制备和测试*

张博 贺青 杨欣达 欧阳鹏辉 王轶文 韦联福3)†

1) (西南交通大学信息科学与技术学院, 信息量子技术实验室, 成都 610031)

2) (西南交通大学物理科学与技术学院, 量子光电实验室, 成都 610031)

3) (东华大学理学院, 光子学实验室, 上海 201620)

功分器是将信号按照一定比例进行功率分配的微波器件, 广泛应用于微波电路.鉴于超导功分器是超导量子计算电路和超导微波光子探测器的重要器件单元, 本文首先采用奇偶模方法分析三端口微波网络传输特性以获取无隔离电阻功分器的参数, 其次通过商用电磁仿真软件HFSS设计了中心频率为5 GHz、功分比为等分的共面波导型超导微波功分器.然后利用微加工技术在硅基上制备了该原型器件, 并在极低温平台对其功分特性进行了实验测试.结果表明, 所制备的功分器在5—5.5 GHz频段内的功分参数与设计参数一致.因此, 本文工作可推广应用于超导微波电路中其他无源器件的设计和制备.

1 引 言

共面波导型超导微波功分器是一种典型的微波无源器件[1], 近年来它在微波光子计数、弱光探测、超导量子计算和射电天文等研究中发挥越来越重要的作用[2-8].例如, 文献[2]提出了利用超导功分器实现微波单光子分束来实现基于约瑟夫森结的微波单光子探测; 文献[9-12]设计了应用于弱光探测的微波动态电感探测器以及分析了超导微波器件在探测阵列中的应用; 文献[13,14]分别设计了具有宽带共模抑制性能的新型单端平衡功分器……