2021年

物理系科研成果荣获第十六届“北京青年优秀科技论文”

2022-01-12    点击:

在2021年12月31日北京市科协发布的《第十六届北京青年优秀科技论文名单》中(链接:https://www.bast.net.cn/art/2021/12/31/art_23313_504323.html),清华大学物理系博士后郑天宁榜上有名。获奖论文题目“Very large group delay in VHF-band using coupled high temperature superconducting resonators”,2021年9月8日在线发表于《光子学研究》(PhotonicsResearch,影响因子7.08)。

图1.实现微波电磁诱导透明效应的高温超导器件。(a)高温超导微波电路图。(b)高温超导微波电路电流分布图。(c)高温超导微波器件样品。

电磁诱导透明是重要的基础物理效应,因其附带的慢光效应具有广泛的应用前景。但是,在VHF波段,极大的波长和传统谐振器很高的损耗,导致了电磁诱导透明在此波段的实现仍然是一个巨大的挑战。在上述论文中,作者提出了采用高温超导耦合谐振器电路实现电磁诱导透明的方法,并且进行了实验验证。高温超导电路芯片尺寸紧凑,只有34 mm×20 mm,透明频率低至198.55 MHz,在工作温度为65 K时,群时延超过了12.3 μs。本工作验证了利用高温超导系统实现电磁诱导透明这一基础物理现象的可行性,开创了在微波频段实现高质量电磁诱导透明效应的实验研究方法。并且,因其极高的群时延特性,在未来射频存储领域有巨大的应用潜力。这是作者在高温超导滤波器研究的基础上,对高温超导技术在微波领域进行物理效应的新尝试,并且在应用层面,除滤波器外,作者力图通过之前积累的工程化能力,利用对基础物理效应的研究成果,扩宽高温超导技术的应用范围。

图2.微波电磁诱导透明效应的测试结果。(a)测试方法框图。(b)电磁诱导透明效应传输谱测量结果。(c)电磁诱导透明效应群时延测试结果。

清华大学物理系博士后郑天宁是本论文的第一作者,在清华大学物理系取得博士学位后,其一直在致力于将基础物理的研究成果的应用转化,从事多年的高温超导滤波器的理论和应用研究,推动了高温超导滤波器在移动通信、射电天文等领域的应用,积累了丰富的超导微波电路研究经验。多年的一线产业化经验使其充分意识到了高温超导微波技术的平台价值,于是决定加入清华大学物理系进行博士后研究工作,从基本物理效应和基础物理研究出发,探索高温超导技术在微波领域更多应用和工程化可能性。清华大学物理系魏斌副教授和瑞典查尔姆斯理工大学雷府川博士(物理系系友)为本文的共同通讯作者,论文作者还包括清华大学物理系曹必松教授。该工作得到了国家自然科学基金的支持。