論文の概要: A high gain travelling-wave parametric amplifier based on three-wave
mixing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.07758v1
- Date: Mon, 16 May 2022 15:31:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-12 23:41:38.514829
- Title: A high gain travelling-wave parametric amplifier based on three-wave
mixing
- Title（参考訳）: 3波混合に基づく高利得進行波パラメトリック増幅器
- Authors: Hampus Renberg Nilsson, Anita Fadavi Roudsari, Daryoush Shiri, Per
Delsing, Vitaly Shumeiko
- Abstract要約: 我々は3波混合方式で動作するジョセフソン接合進行波パラメトリック増幅器(TWPA)の理論を拡張した。
いずれの場合も,連続3モードモデルによる予測に比べて利得は著しく低下することがわかった。
高い利得を回復するために、2バンド周波数スペクトルを形成する分散特徴を持つチェーンを設計することを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We extend the theory for a Josephson junction travelling wave parametric
amplifier (TWPA) operating in the three-wave mixing regime and we propose a
scheme for achieving high gain. The continuous three-mode model [P. K. Tien, J.
Appl. Phys. 29, 1347 (1958)] is on one hand extended to describe a discrete
chain of Josephson junctions at high frequencies close to the spectral cutoff
where there is no up-conversion. On the other hand, we also develop a
continuous multimode theory for the low-frequency region where the frequency
dispersion is close to linear. We find that in both cases the gain is
significantly reduced compared to the prediction by the continuous three-mode
model as the result of increasingly strong dispersion at the high frequencies
and generation of up-converted modes at the low frequencies. The developed
theory is in quantitative agreement with experimental observations. To recover
the high gain, we propose to engineer a chain with dispersive features to form
a two-band frequency spectrum and to place the pump frequency within the upper
band close to the spectral cutoff. We prove that there exists a sweet spot,
where the signal and the pump are phase matched, while the up-conversion is
inhibited. This results in a high gain which grows exponentially with the
length of the TWPA.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,3波混合方式で動作するジョセフソン接合波パラメトリック増幅器(TWPA)の理論を拡張し,高い利得を実現するためのスキームを提案する。
連続3モードモデル(p.k. tien, j. appl. phys. 29, 1347 (1958))は、アップコンバージョンのないスペクトルカットオフに近い周波数でのジョセフソン接合の離散鎖を記述するために拡張されている。
一方,周波数分散が線形に近い低周波領域に対する連続的多重モード理論も開発する。
いずれの場合においても,高域での分散の増大と低域でのアップ変換モードの発生により,連続3モードモデルによる予測に比べ,利得は有意に低下することがわかった。
この理論は実験結果と定量的に一致している。
高利得を回復するために,2バンド周波数スペクトルを形成する分散特性を有するチェーンの設計と,スペクトルカットオフ近傍の上部帯域内にポンプ周波数を配置することを提案する。
我々は,信号とポンプの位相が一致し,アップコンバージョンが抑制されるスイートスポットが存在することを証明した。
これにより、TWPAの長さとともに指数関数的に増加する高い利得が得られる。
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