１ 引 言
处 于超 导状 态 下 的约 瑟 夫森 结 在微 波辐 照 下 ，
随着科 学 技 术 的 日益 发 展 ， 约瑟 夫 森结 阵 的研 究 得 到长足 发展 ， 加工 工艺 也越来 越成 熟 ， 响应 速 其 度 快 ， 阶电压 宽 ， 能稳 定 可 靠 ， 量 子交 流 电压 台 性 为 标 准 的研究 奠 定 了基 础 。 国际上开 始研究 用约 瑟夫 森效 应直 接复 现交 流 电压 ， 建立 量子 交流 电压标 准 ， 现 已取得 了很 大 进 展 。 目前 ， 国正 在 开 展 约森 夫 我
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３・ ２
宇航 计 测技 术
２ １ 波 形合成 法 ．
利用 波形合 成法 来实 现约瑟 夫森 交流 电压标 准 所使 用 的超导结 为 二 进 制约 瑟 夫 森结 阵 ， 即各 段 结
阵 的单结 数 量 按 二 进 制 的排 列 为 １ ２ ） １ ２ ） ２ （ 。 ， （ 。 ，
（ ，（ ，（ ， ，Ⅳ ２ ） 阵 列 中共 有 ２ ２）４ ２ ）８ ２ ） … ２．（ ，
ＺＨＵ ｕ ＫＡＮＧ ｎ Ｗ ＡＮＧ ＨＵ ．ｅ Ｚｈ Ｙａ Ｌｕ Ｙｉｆｉ
（ ｅ ｉｇＩｓ ｔ ｅｏ ａｉ Ｍｅ ｏ ｇ ｎ ａｕｅ ｅ ｔ Ｂ ｉｎ ００ ９ Ｂ ｒｎ ｔｕ ｆ ｄｏ ｔ ｌ ｙａｄＭｅｓｒｍ ｎ ， ｅ ｉ １０ ３ ） ｎ ｉｔ Ｒ ｒｏ ｊｇ
文章编 号 ：００ ７０ （０ ２ ３ ０ ３ — ４ １０ — ２ ２ ２ １ ）０ — ０ １ ０
中图分类号 ： Ｍ ３ ． １ Ｔ ９ ３ ２
文献标识码 ： Ａ
基 于 约 瑟 夫 森 效 应 的 交 流 电压 标 准 研 究
朱 珠 康 焱 王 路 胡毅 飞
（ 北京 无线 电计量 测试研 究所 ， 北京 １０ ３ ） ０ ０ ９ 摘 要 叙述了基于约瑟夫森效应的交流电压标准的原理、 实现方法以及主要不确定度来源， 并对波形合
ｄ ｖ ｎ ｉ ｐ ｌｃ ｂ ｅ ｔ ｓａ ｌｓ ｉｈ—ｒ ｑ ｅ ｃ ｔｏｏ ｙ ｓａ ｄ ｒ ｉ ｒ ｅ ｓ ａ ｐ ｉ ａ ｌ ｏ ｅ ｔｂ ｉｈ ｈ ｇ ｆｅ ｕ ｎ ｙ ｍｅｒ ｌ ｇ ｔ ｎ ａ ｄ．
Ｋｅ ｏ ｄ Ｊｓｐ ｓｎｅ ｅｔ Ａ ｏ ａｅｓ ｎ ａｄ Ｓ ｎ ｅｉ ｗ ｖｆｒ ｓ Ｐ ｌ －ｒ ｅ ｙｗ ｒ ｓ ｏｅ ｈｏ ｆ ｃ Ｃ Ｖ ｈ ｇ ｔ ｄ ｙ ｔ ｓ ａｅ ｍ ｕｓ ｄ ｖｎ ａ ｒ ｈ ｓ ｏ ｅ ｉ
我 国 于 １９ ９ ３年 和 １９ ９ ９年 先 后 建 立 了 １ 和 Ｖ
２ 约 瑟 夫 森 交 流 电压 标 准 的 实现 方 法
目前 ， 国际上在约瑟夫森交流电压标准 的实现
上 有 两 种 不 同 的 方 法 ： 形 合 成 法 和 脉 冲 调 制 波
法 Ⅲ ］ 。
１Ｖ约瑟夫森量子 电压基准…。 ０
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｓｐ ｐ ｒ ｄ ｓ ｒｂ ｓｔ ｅ ｐ ｎ ｉ ｅ，ｒ ａｉａｉ ｎ ｍｅｈｏ ｓ ｏ ｏｔ ｇ ｔｎ ａ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｓｒ ｃ ｉ ａ ｅ ｅ ｃ ｅ ｈ ｒ ｃｐｌ ｉ ｉ ｅ ｌｚ ｔｏ ｔ ｄ ｆＡＣ ｖ ｌａ ｅ ｓａ ｄ ｒ ａ ｅ ｎ
： Ｋ （） １
结 的两端产 生直 流 电压 ， 瑟 夫森 结 电压 与 约 微波频 率 的关 系为
森交 流 电压标 准 的研 究 。
式 中 ， — 约瑟夫 森常 数 。 Ｋ— 自 １９ ９ ０年 １月 １日起 ， 国际上统 一采 用约 瑟夫 森常数 Ｋ一 ＝４ ３５７９ ＨｚＶ来 复 现各 国 的 电压 Ｊ０ ８ ９． Ｇ ／ ９ 单位 ； Ⅳ为约瑟 夫森 结 的 电压 台 阶数得到的交流 电压标准性能进行 比较 。波形合成法适 用于建立低频 计量标准 ， 脉 冲调制法适用于高频计量标准 。
关键 词 约瑟夫森效应 交流电压标准 波形合成 脉冲驱动
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｓ ａ ｃ ｎ ＡＣ ｌ ｇ ｔ ｎ ａ ｄ Ｂａ ｅ ｎ Ｊ ｓ ｐ ｓ ｎ Ｅｆｅ ｔ Ｖｏｔ ｅ Ｓ ａ ｄ ｒ ｓ ｄ ｏ ｏ ｅ ｈ ｏ ｆ ｃ ａ
ｓ ｎ ｈ ｓ ａ ｅ ｏｍｓａ ｄ ｐ ｌ — ｒ ｅ ｓｃ ｍｐ ｒ ｄ ｈ ｏｔ ｇ ｔ ｎ ａ ｄ ｕ ｉ ｇ ｔ ｅ ｍｅ ｈ ｄ ｆｓ ｎ ｈ － ｙ ｔ ｅ ｉ ｗ ｖ ｆｒ ｎ ｕ ｓ ｄ ｖ ｎ ｉ ｏ ａ ｅ ．Ｔ ｅ ＡＣ ｖ ｌ ｅｓａ ｄ ｒ ｓ ｔ ｏ ｓｏ ｔ ｅ ｓ ｅ ｉ ａ ｎ ｈ ｙ ｓ ａ ｅ ｏｍｓｉ ａ ｐ ｉａ ｌ ｏ ｅ ｔ ｌ ｈ ｌｗ－ ｅ ｕ ｎ ｙ ｍｅｒ ｌｇ ｔ ｎ ａ ｄ ａ ｄ ｕ ｉ ｇｔ ｅ ｍｅｈ ｄ ｆ ｕ ｓ － ｉ ｗ ｖ ｆｒ ｓ ｐ ｌ ｂ ｅｔ ｓ ｉ ｏ ｆ ｑ ｅ ｃ ｔ ｏ ｙ ｓａ ｄ ｒ ｎ ｓｎ ｔ ｏ ｓｏ ｌ ｓ ｃ ｂ ａ ｓ ｒ ｏ ｈ ｐ ｅ
Ｊｓ ｐ ｓｎ ｅｆｃ ｎ ｏ ｒｅ ｆｕ ｃ ｒ ｉｔ ．Ｔ ｅｐ ｒ ｒ ｎ ｅｏ ｏｔｇ ｔｎ ａｄ ｕ ｉｇｔｅｍｅｈ ｄ ｆ ｏｅ ｈｏ ｆ ｔａ ｄ ｓｕ ｃ ｓｏ ｎ ｅｔ ｎｙ ｈ ｅｆ ｍａ ｃ ｆ ｅ ａ ｏ ＡＣ ｖ ｌ ｅｓａ ｄ ｒ ｓｎ ｔｏ ｓｏ ａ ｈ
２１ ０ ２年 ６月
宇航 计 测技 术
Ｊｕ ｎ ｌ ｆ ｔ ｎ ｕ ｉ Ｍｅｒｌｇ ｎ ａ ｕｅ ｎ ｏ ｒａ ｒ ａ ｔ ｔ ｏ ｙａ ｄ Ｍｅ ｓ ｒｍｅ ｔ ｏ Ａｓ ｏ ｃ ｏ
Ｊ ｎ ，０ ２ ｕ ．２ １
Ｖｏ ． ２。 １ ３ Ｎｏ． ３
第３ ２卷
第 ３期