Development of Josephson arbitrary waveform synthesizer at Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)

Анотація

Представлено основний принцип стандарту напруги змінного струму Джозефсона з імпульсним керуванням, який також називають синтезатором сигналу Джозефсона довільної форми (JAWS). Зосередимося головним чином на діяльності та розробках Брауншвейгського фізико-технічного інституту Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB). JAWS призначений до генерації високоточних квантованих сигналів, які можна довільно запрограмувати в частотній і часовій області з надзвичайно високою спектральною чистотою на рівні співвідношення сигнал/шум (SNR) 120–140 дБн. Наведено короткий огляд технології виготовлення високоінтегрованих схем JAWS з більш ніж 50 000 переходів на мікросхему. Показано експериментальну установку та ключові функції JAWS. До нових підходів, призначених для подальшого збільшення вихідної напруги, спрощення експериментальної установки та розширення діапазону застосувань, відносяться вбудовані в мікросхему дільники потужності, оптичний імпульсний привід та RF-JAWS. Описано обране застосування JAWS, щоб продемонструвати можливість використання складних форм сигналів JAWS для комплексної характеристики електричних пристроїв. Схеми PTB JAWS вже мають значний вплив на метрологічну спільноту квантової напруги змінного струму. Чіпи JAWS, виготовлені на PTB, були розповсюджені серед понад 10 національних метрологічних та інших науково-дослідних інститутів у рамках міжнародних дослідницьких проектів.