[实用新型]一种阻抗匹配约瑟夫森参量放大器及一种通讯模块

说明书

本实用新型公开了一种阻抗匹配约瑟夫森参量放大器及一种通讯模块，属于约瑟夫森参量放大器领域。本实用新型解决了现有技术中阻抗匹配约瑟夫森参量放大器的信号衰减较大、器件体积大的问题。本实用新型的阻抗匹配约瑟夫森参量放大器的阻抗变换器、非谐共振腔和泵浦微波电路都集成在硅基片上，所述阻抗变换器的第二端与所述非谐共振腔使用超导材料串联连接，同时本实用新型的元器件除电容绝缘层外，所有材料都是超导材料，从而使得本实用新型制备的放大器的信号微波的反射和损耗大大降低，衰减常数几乎为0。本实用新型的放大器的带宽能够达到1GHz以上，其能够工作在5GHz‑8GHz频率范围，同时本实用新型简化了制备工艺，提高了器件制备的可重复性和成品率。

技术领域

本实用新型涉及约瑟夫森参量放大器领域，具体的，涉及一种阻抗匹配约瑟夫森参量放大器及一种通讯模块。

背景技术

现在主流的约瑟夫森参量放大器主要有行波放大器、传统窄带约瑟夫森参量放大器和阻抗匹配约瑟夫森参量放大器等。其中行波放大器具有带宽大，饱和功率高等优点，但是它的结构复杂，制备工艺需要非常好的微纳加工技术和低损耗绝缘材料，一般实验室很难加工(A near–quantum-limited Josephson traveling-wave parametric amplifier,C.Macklin et.al.,Science 350 6258(2015)；Traveling wave parametric amplifierwith Josephson junctions using minimal resonator phase matching,T.C.Whiteet.al.,Appl.Phys.Lett.106,242601(2015))。传统窄带约瑟夫森参量放大器结构简单，增益和噪声能够满足测量需要，但是它的带宽只能够达到几十 MHz水平，不能同时测量多个频率微波(Single-shot readout of a superconducting flux qubit with a flux-driven Josephson parametric amplifier,Z.R.Lin,et.al.Appl.Phys.Lett.103,132602(2013))。阻抗匹配约瑟夫森参量放大器带宽能够达到几百MHz，能够同时测量多个微波信号，同时制备方法相对行波放大器简单。

现有技术中，对于阻抗匹配约瑟夫森参量放大器的制备，一般采用阻抗变换器和非谐共振腔分离的方式制备，其中阻抗变换器使用印刷线路板制备，非谐共振腔在硅基片上制备，然后使用引线仪连接两部分，具有的缺陷：(1)阻抗变换器是非超导材料，信号衰减较大； (2)集成度低，器件体积大。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有技术中阻抗匹配约瑟夫森参量放大器的信号衰减较大、器件体积大的问题，本实用新型提供一种阻抗匹配约瑟夫森参量放大器及一种通讯模块。本实用新型的阻抗匹配约瑟夫森参量放大器的阻抗变换器、非谐共振腔和泵浦微波电路都集成在硅基片上，阻抗变换器的第二端与所述非谐共振腔串联连接，使用超导铝膜串联连接，同时本实用新型的元器件除电容绝缘层外，所有材料都是超导材料，从而使得本实用新型制备的放大器的信号微波的反射和损耗大大降低，衰减常数几乎为0。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

本实用新型使用的词语定义如下：

PMMA：英文全称polymethyl methacrylate，是电子束曝光工艺中最常用的正性光刻胶，是由单体甲基丙烯酸甲酯经聚合反应而成；

MMA：英文全称methyl methacrylate，甲基丙烯酸甲酯；

双层MMA/PMMA电子束光刻胶：底层为MMA光刻胶，上层为PMMA光刻胶。其底层厚度可以为400nm-800nm，其上层厚度可以为300nm-500nm；