助准粒子隧穿效应即在定直流偏臵电压下，吸收个光子导致超导体中对被拆散，进而形成准粒子隧穿的混频器实验及理论研究早期对概念，对两个电子间的相干长度大约在区间，结合能量即能隙在水平由于能隙超低，超导体直被认为是理想的光子探测器世纪年代初期，理论预言了效应，实验发现了超导体中的准粒子隧穿效应人因此试析在事件视界望远镜黑洞成像及射电天文中超导隧道结的作用天文观测论文频器实现了以往半导体肖特基极管混频器所不可比拟的性能，灵敏度逼近测不准原理制约的量子极限即ν，是普朗克常数，ν是探测频率，是玻尔兹曼常数经过十多年的发展，特别是在国际大科学装臵及和空间天文台等应用驱动下，超导隧道结混频器混频器的研制此外，还带领中国科学院紫金山天文台和中国台湾中研院天文与天体物理研究所相关研究团队，共同研制了与美国哈佛史密松天体物理中心合作建设的干涉阵的部分超导隧道结混频器超导隧道结般由两块面积在平方微米尺度的超导体和纳米尺度厚的中间势垒层构成，间分辨率达到天文观测前所未有的微角秒需要指出的是，具有最大口径和最高灵敏度的干涉阵在此次射电星系中心黑洞观测中发挥了决定性作用毫米波段技术的应用实现了超高空间分辨率，而决定探测灵敏度的主要因素则是上述望远镜及阵列所配备的毫米波超导隧道结混频器实摘要超导隧道结已经广泛应用于毫米波亚毫米波射电天文，未来仍将在这研究领域发挥重要作用为适应新的科学需求，更高能隙更高临界电流密度超导隧道结技术，以及超宽带量子极限灵敏度超导隧道结混频器技术将是未来的主要发展方向关键词事件视界望远镜单天线望远镜天文观测空间分辨率超能光学设施以及未来的大口径亚毫米波望远镜预期可以发挥重要作用在超导混频器技术以外，中国科学院紫金山天文台研究团队还发展了太赫兹超导混频器技术和大规模阵列超导及探测器技术其中超导和混频器针对高分辨率光谱观测，而超导和化铌基超导隧道结制备工艺，中国科学院紫金山天文台研究团队研制了频段超导隧道结混频器，性能达到经典基超导隧道结水平，并实验验证了液氦以上温区的高灵敏度特性该超导隧道结混频器应用于我国的亚毫米波望远镜，首次实现了基超导隧道结的天文观测米波望远镜的综合性能得到进步提升，目前正在开展银道面分子谱线巡天计划银河画卷迄今为止，国内外毫米波亚毫米波波段射电天文望远镜仍采用经典的基超导隧道结混频器，但其工作频率上限约为受限于的超导能隙在的频率区间，基超导隧道结尚能工作，但需结合高能隙超导或穿效应的直流电流在超导能隙∆以下，源于热激发准粒子的暗电流几乎为零在超导能隙处的电流源于准粒子隧穿效应因为超导能隙处态密度接近无穷大，所以显示突变在超导能隙以上，显示了正常态电流因为态密度趋于恒定值，所以电阻不变超导隧道结混频器在我国射电试析在事件视界望远镜黑洞成像及射电天文中超导隧道结的作用天文观测论文探测器针对大区域成像以及超宽带成像光谱观测，均为我国亚毫米波及太赫兹天文学发展以及原初引力波探测等的关键技术史生才，李婧超导隧道结在事件视界望远镜黑洞成像及射电天文中的应用科学通报，试析在事件视界望远镜黑洞成像及射电天文中超导隧道结的作用天文观测论文仍将在这研究领域发挥重要作用为适应新的科学需求，更高能隙更高临界电流密度超导隧道结技术，以及超宽带量子极限灵敏度超导隧道结混频器技术将是未来的主要发展方向事件视界望远镜为进步提升空间分辨率，将在亚毫米波段以及空间开展黑洞观测，我国将建的南极望远镜空间多的望远镜，更不用说多台望远镜组成的干涉阵如和本文第作者提出了种集成中频直流回路的波导型超导隧道结混频腔，通过解构及重组其不同尺度结构，在早期有限计算能力和软件支撑条件下完成了电磁场信号输运的高精度数值模拟仿真，率先实现了无调谐超宽带混频腔技术图超用，未来将搭载我国载人航天工程的多功能光学设施实现空间天文和大气观测同时，还在发展基于基混合超导隧道结混频器，将应用于拟建的中国南极昆仑站天文台太赫兹望远镜和规划中的大口径亚毫米波望远镜超导隧道结已经广泛应用于毫米波亚毫米波射电天文，未来属薄膜构建片上集成谐振电路，实际上频率上限只达，人们也直在尝试研究高能隙超导隧道结及其混频器技术针对高能隙超导隧道结混频器，主要的技术挑战在于常温条件下高质量外延超导薄膜生长更薄势垒层的生长，以及更高临界电流密度下超导隧道结暗电流控制等利用日本国立通讯研究所的氮天文中的应用始于年，即为我国青海毫米波望远镜研制的波段超导接收机其灵敏度较之同频段半导体接收机提高个量级，使得该望远镜灵敏度跻身国际前列，也使我国天文观测从此拥有了国际先进的超导探测器后续还为该望远镜研制了波段的多谱线和多波束超导接收机，使毫导隧道结混频器芯片局部照片第和第个与中间的构成片上集成谐振腔，两个超导隧道结的面积约为典型的基超导隧道结在液氦温区实测直流电压电流特性横坐标为电压，纵坐标为电流零电压处标示虚线为源于对试析在事件视界望远镜黑洞成像及射电天文中超导隧道结的作用天文观测论文成谐振技术分别为并联电感型串联电感型和前述，其中兼具高输入电阻和超宽带特性另方面，早期研制的超导隧道结混频器需依赖机械调谐装臵实现望远镜观测信号与超导隧道结之间的高效耦合，机械调谐机构设臵及其在望远镜上的应用都极为繁琐因此，难以应用于多频段同时观实验即显示了令人鼓舞的结果，和则建立了基于光子辅助准粒子隧穿效应的量子混频理论，并预言混频器噪声可达量子噪声可实现变频增益，以及具有负阻效应等重要结果年，实验室的等人发明了基于标准光刻工艺的超与共同获得年诺贝尔物理学奖，自此才真正开始了基于超导隧穿效应的混频实验研究早期的混频实验研究主要聚焦于效应，但实验研究发现，尽管非线性混频效应非常显著，混频器噪声却远超量子噪声主要原因是为确保交流电流免于被结电频段波长实现了超高灵敏度噪声温度达ν，广泛应用于毫米波亚毫米波望远镜及干涉阵，推动了毫米波亚毫米波天文学的快速发展众所周知，超导现象发现于年但直到年，基于微观量子理论的理论建立，才较为完满地解释了超导电性的物理本质理论引入了称或，结构上类似于个电容，但具有超低暗电流和超强非线性电压电流特性两大特征图混频器的功能则是将被探测微弱信号与个相近频率的本地高频率稳定度参考信号差频，产生个中频信号，再进行低噪声放大和频谱处理得益于超导隧道结的奇异特性，毫米波亚毫米波段超导隧道结混上，正是由于超导隧道结混频器技术的诞生，毫米波亚毫米波射电天文学才得以快速发展，迄今为止地面最大望远镜的建设才成为现实本文第作者及其合作者早年发展的并联双子超导隧道结技术被应用于，其研究团队与日本国立天文台合作承担了第和第十波段超导隧道结超导隧道结年月日，事件视界望远镜发布了人类历史上第张真实的黑洞照片此次观测集合了横跨大洲的台射电天文望远镜包括等台单天线望远镜和与两台干涉阵，观测波段在即频率基于甚长基线干涉阵技术形成了个口径相当于地球直径的单天线望远镜，使其空