論文の概要: Injection locking and synchronization in Josephson photonics devices
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.02564v1
- Date: Thu, 6 May 2021 10:20:28 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-01 07:58:25.371806
- Title: Injection locking and synchronization in Josephson photonics devices
- Title（参考訳）: ジョセフソンフォトニクスデバイスにおけるインジェクションロックと同期
- Authors: Lukas Danner, Ciprian Padurariu, Joachim Ankerhold, and Bj\"orn Kubala
- Abstract要約: 射出ロックは放射源を安定化させることができ、ノイズ誘起スペクトルの拡大を効果的に抑制し、そのため狭いスペクトルへと導く。
近年、ジョセフソンフォトニクス装置でロック実験が行われ、非弾性クーパー対トンネルによってマイクロ波共振器と直列に接続されたジョセフソン接合部を横断してマイクロ波放射が生成される。
シリーズ内抵抗は小さいが、自給自足ジョセフソン振動を記述する上で重要な要素であり、ロック領域を可能にする。
我々は、特定の回路方程式から、Adler方程式と同様のロックを記述する動的方程式を導出する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Injection locking can stabilize a source of radiation, leading to an
efficient suppression of noise-induced spectral broadening and therefore, to a
narrow spectrum. The technique is well established in laser physics, where a
phenomenological description due to Adler is usually sufficient. Recently,
locking experiments were performed in Josephson photonics devices, where
microwave radiation is created by inelastic Cooper pair tunneling across a
dc-biased Josephson junction connected in-series with a microwave resonator. An
in-depth theory of locking for such devices, accounting for the Josephson
non-linearity and the specific engineered environments, is lacking.
Here, we study injection locking in a typical Josephson photonics device
where the environment consists of a single mode cavity, operated in the
classical regime. We show that an in-series resistance, however small, is an
important ingredient in describing self-sustained Josephson oscillations and
enables the locking region. We derive a dynamical equation describing locking,
similar to an Adler equation, from the specific circuit equations. The effect
of noise on the locked Josephson phase is described in terms of phase slips in
a modified washboard potential. For weak noise, the spectral broadening is
reduced exponentially with the injection signal. When this signal is provided
from a second Josephson device, the two devices synchronize. In the linearized
limit, we recover the Kuramoto model of synchronized oscillators. The picture
of classical phase slips established here suggests a natural extension towards
a theory of locking in the quantum regime.
- Abstract（参考訳）: 射出ロックは放射源を安定させ、ノイズによるスペクトル拡大を効果的に抑制し、狭いスペクトルに導くことができる。
この技法はレーザー物理学においてよく確立されており、アドラーによる現象学的記述は通常十分である。
近年,マイクロ波共振器と直列に接続された直流バイアスジョセフソン接合を横切る非弾性クーパー対トンネルによりマイクロ波放射が生成されるジョセフソンフォトニクスデバイスにおいてロック実験が行われた。
ジョセフソンの非線形性と特定の工学的環境を考慮した、そのような装置のロックに関する深い理論が欠けている。
そこで本研究では,環境が単一モードキャビティで構成される典型的なジョセフソン光子デバイスにおける注入ロックについて検討する。
直列抵抗は小さいが、自己持続型ジョセフソン振動を記述する上で重要な要素であり、ロック領域を可能にする。
我々は、特定の回路方程式から、アドラー方程式と同様のロックを記述する動的方程式を導出する。
ロックされたジョセフソン相に対するノイズの影響は、変形した洗面板電位の位相すべりの観点から説明される。
弱い雑音に対しては、射出信号とともにスペクトル拡大を指数的に低減する。
この信号が第2のジョセフソン装置から供給されると、2つの装置は同期する。
線形化限界では同期発振器の倉本モデルを復元する。
ここで確立された古典位相スリップの図は、量子状態におけるロックの理論への自然な拡張を示唆している。
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