[发明专利]一种常温工作的基于低旁瓣波纹喇叭的单微波量子源装置

说明书

本发明提出一种常温工作的基于低旁瓣波纹喇叭的单微波量子源装置，在常温条件下，采用低旁瓣波纹喇叭和极窄带微波滤波器构建单微波量子源。利用低旁瓣波纹喇叭对准冷空，采用低旁瓣波纹喇叭、微波极窄带滤波器和自由空间噪声衰减相结合的方式，实现等效约20K低温环境条件的热噪声，并且实现每微秒输出0.05～10个微波量子。该微波量子源的实现方法无需将装置置于低温环境条件，即可实现热噪声水平比常温环境降低一个数量级的效果。

技术领域

本发明属于微波量子技术领域，具体为一种常温工作的基于低旁瓣波纹喇叭的单微波量子源装置。

背景技术

微波量子源是微波量子探测实验的基础。目前，国内外构建单微波量子源均采用极低温制冷技术，将微波信号在极低温度(10mK量级的温度)下进行衰减至微波量子级别，以实现单微波量子源，技术难度大，实现成本高。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种常温工作的基于低旁瓣波纹喇叭的单微波量子源装置，在常温条件下，采用低旁瓣波纹喇叭和极窄带微波滤波器构建单微波量子源。利用低旁瓣波纹喇叭对准冷空，采用低旁瓣波纹喇叭、微波极窄带滤波器和自由空间噪声衰减相结合的方式，实现等效约20K低温环境条件的热噪声，并且实现每微秒输出0.05～10个微波量子。该微波量子源的实现方法无需将装置置于低温环境条件，即可实现热噪声水平比常温环境降低一个数量级的效果。

本发明的技术方案为：

所述一种常温工作的基于低旁瓣波纹喇叭的单微波量子源装置，包括冷空(1)、第一低旁瓣波纹喇叭(5)和极窄带滤波器(6)；

所述冷空(1)中具有宇宙背景噪声加大气热噪声；

所述第一低旁瓣波纹喇叭(5)不从地面接收地球的热辐射，接收冷空的噪声；

所述极窄带滤波器(6)接收第一低旁瓣波纹喇叭(5)的输出信号，带宽在kHz量级，滤除掉带外噪声功率和干扰，剩下带内实现每微秒0.05～10个微波量子输出。

所述极窄带滤波器(6)包括多级下变频器、多级上变频器、多级滤波器和声表面波滤波器；

第一低旁瓣波纹喇叭(5)输出的微波信号输入到第一级下变频器中；

多级下变频器中每一级下变频器后接有滤波器，下变频后的信号经滤波后输出给下一级下变频器；每一级滤波器的带通波段与所连接的上一级下变频器输出的信号波段对应，对从上一级下变频器输出的信号进行滤波，滤除上一级下变频器产生的边频信号和杂散，保留通带内有用信号；多级下变频器及其中的滤波器最终将输入的微波信号下变频到视频信号；

所述视频信号输入到声表面波滤波器，所述声表面波滤波器为与所述视频信号波段对应的视频带通滤波器；

多级上变频器中每一级上变频器后接有滤波器，上变频后的信号经滤波后输出给下一级上变频器；每一级滤波器的带通波段与所连接的上一级上变频器输出的信号波段对应，对从上一级上变频器输出的信号进行滤波，滤除上一级上变频器产生的边频信号和杂散，保留通带内有用信号；多级上变频器及其中的滤波器最终将从声表面波滤波器输入的视频信号变频到微波波段信号；

将变频得到的微波波段信号输入到微波波段带通滤波器中，实现微波信号的kHz极窄带通滤波。

所述一种常温工作的基于低旁瓣波纹喇叭的单微波量子源装置，还包括微波信号源(2)和第二低旁瓣波纹喇叭(3)；

微波信号源(2)产生的微波信号经所述第二低旁瓣波纹喇叭(3)对准第一低旁瓣波纹喇叭(5)辐射，第二低旁瓣波纹喇叭(3)与第一低旁瓣波纹喇叭(5)之间的自由空间(4)实现信号和噪声同时衰减。

有益效果