[发明专利]时域高解析度的超导示波器及示波方法

权利要求书

1.一种时域高解析度的超导示波器，其特征在于，所述时域高解析度的超导示波器至少包括：

脉冲波产生模块，基于一高频输入电流产生间隔时间可变的脉冲波；所述脉冲波产生模块包括可控时间的延迟输送超导线路，第一输入电感线圈，第一约瑟夫森隧道结元件，第一输出电感线圈及第一电阻器；所述延迟输送超导线路的一端接收高频输入电流，另一端通过所述第一输入电感线圈接地；所述第一约瑟夫森隧道结元件一端连接电流源，另一端接地；所述第一输出电感线圈与所述第一电阻器串联后并联于所述第一约瑟夫森隧道结元件的两端，所述第一输出电感线圈与所述第一电阻器的连接节点输出所述脉冲波；

超导干涉模块，连接于所述脉冲波产生模块的输出端，将信号源转换为与所述脉冲波同步的信号电流；

超导采样模块，接收所述信号电流、记录电流及恒值电流，基于所述信号电流的触发对所述记录电流的值进行采样，并记录对应采样时刻的延迟时间。

2.根据权利要求1所述的时域高解析度的超导示波器，其特征在于：所述延迟输送超导线路包括至少两层金属层，各金属层间隔设置，相邻两层金属层之间设置有介电层。

3.根据权利要求1所述的时域高解析度的超导示波器，其特征在于：所述超导干涉模块包括第二输入电感线圈、第二约瑟夫森隧道结元件、第二输出电感线圈、第三约瑟夫森隧道结元件及第二电阻器；所述第二输入电感线圈的一端接收所述脉冲波，另一端接地；所述第二约瑟夫森隧道结元件的一端接收信号源，另一端接地；所述第二输出电感线圈与所述第三约瑟夫森隧道结元件串联后并联于所述第二约瑟夫森隧道结元件的两端；所述第二电阻器的一端连接于所述第二输出电感线圈与所述第二电阻器之间，另一端输出所述信号电流。

4.根据权利要求1所述的时域高解析度的超导示波器，其特征在于：所述超导采样模块包括第四约瑟夫森隧道结元件及第三电阻器，所述第四约瑟夫森隧道结元件的第一端连接所述信号电流、所述记录电流及所述恒值电流，第二端接地；所述第三电阻器的一端连接所述第四约瑟夫森隧道结元件的第一端，另一端接地。

5.根据权利要求1所述的时域高解析度的超导示波器，其特征在于：所述超导采样模块包括第四约瑟夫森隧道结元件、第三电阻器、第三输入电感线圈及第四输入电感线圈，所述第三输入电感线圈的一端接收所述信号电流，另一端接地；所述第四输入电感线圈的一端接收所述记录电流，另一端接地；所述第四约瑟夫森隧道结元件的第一端接收所述恒值电流，第二端接地；所述第三电阻器的一端连接所述第四约瑟夫森隧道结元件的第一端，另一端接地。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的时域高解析度的超导示波器，其特征在于：各约瑟夫森隧道结元件包括底电极、顶电极以及位于所述底电极与所述顶电极之间的氧化层，所述底电极与所述顶电极的材料包括超导材料，所述氧化层的材料包括所述底电极的氧化物材料。

7.一种时域高解析度的超导示波方法，基于如权利要求1-6任意一项所述的时域高解析度的超导示波器实现，其特征在于，所述时域高解析度的超导示波方法至少包括：

提供一高频输入电流，基于所述高频输入电流触发产生所述脉冲波，改变所述高频输入电流的延迟时间，以控制所述脉冲波的延迟时间，产生间隔时间可变的脉冲波，进而调整所述记录电流采样时刻的延迟时间；

将信号源转换为与所述脉冲波同步的信号电流；

基于所述信号电流的触发对所述记录电流的值进行采样，并记录对应采样时刻的延迟时间；

基于所述记录电流的采样信号及对应采样时刻的延迟时间还原得到所述信号电流的采样信号。

8.根据权利要求7所述的时域高解析度的超导示波方法，其特征在于：将所述信号电流、所述记录电流及恒值电流加载到约瑟夫森隧道结元件的一端，当所述信号电流、所述记录电流及所述恒值电流的和等于约瑟夫森隧道结元件的临界电流时，所述信号电流触发对所述记录电流的采样，并记录对应采样时刻的延迟时间。