Mixing in superconducting weak links : numerical calculations and experimental results

We report here numerical calculations on the properties of superconducting weak links as mixers with external local oscillators (LO). Our calculations are based on the resistively shunted-junction model. We assume that the LO and the signal are ideal current sources of amplitudes ILO and IS and of frequencies ωLO and ωs, respectively. We calculate the IF voltage across the weak link as a function of the bias current, the LO current amplitude ILO, and the normalized signal frequency Ωs = ħωs/(2 e Ic R), where Ic is the critical current and R is the shunt resistance. If ωIF/ωLO and Is/Ic are small, we find a linear IF response. Using this method we find the frequency dependence of the IF response, estimate the conversion efficiency for the matched case in both the absence and the presence of noise, and calculate the required LO power. We have fabricated thin-film constrictions by using electron lithography. We have made constrictions of indium films with thicknesses of ~ 1 200 A with widths as narrow as 2 000 A and lengths as short as 1 000 A and have studied their I-V characteristics in the presence of RF radiation and measured their X-band mixing properties. We have measured an NEP of 10-13 W/Hz1/2 and a dynamic range of 23 dB (3 dB deviation from linearity) and estimate that, with optimum matching, these would become 3 × 10-18 W/Hz1/2 and 74 dB, respectively.Nous reportons ici les calculs numériques que nous avons faits pour déterminer les propriétés des contacts faibles supraconducteurs utilisés comme mélangeurs avec un oscillateur local externe (LO). Nos calculs sont réalisés à partir d'un modèle de jonction shuntée par une résistance. Nous supposons que l'oscillateur local et le signal sont des sources idéales d'amplitude ILO et IS et de pulsation ωLO et ωS. Nous calculons la tension IF aux bornes du contact faible en fonction du courant de polarisation, de l'amplitude du courant ILO et de la pulsation normalisée ΩS = ħωs/(2 eIc R) où Ic est le courant critique et R la résistance shunt. Si les rapports ωIF/ωLO et I s/Ic sont petits, nous trouvons une réponse IF linéaire. En utilisant cette méthode nous avons calculé la variation de la réponse IF en fonction de la fréquence, estimé le rendement de conversion dans le cas de l'adaptation en présence et en l'absence de bruit, enfin nous avons calculé la puissance de l'oscillateur local requise. Nous avons fabriqué des microponts en utilisant un faisceau d'électrons pour le masquage. Nous avons réalisé des microponts de 2 000 A de large et de 1 000 A de long dans des films d'indium d'épaisseur 1000 A et avons étudié leurs caractéristiques I-V en présence d'un rayonnement et leurs propriétés de mélange en bande X. Nous avons mesuré une puissance équivalente de bruit de 10-13 W/Hz1/2 et un domaine dynamique de 23 dB (écart de 3 dB de la linéarité) et estimé qu'avec une adaptation optimum, il serait possible d'atteindre respectivement 3 × 10-18 W/Hz1/2 et 74 dB

SYSTEM ASSESSMENT OF THE RACE 1010 COHERENT MULTICHANNEL DEMONSTRATOR.

The RACE 1010 Coherent Multichannel (CMC) Subscriber System Demonstrator, one of the major demonstrators of RACE phase 1, explored the application of CMC techniques to broadband signal distribution in the subscriber access regime??9 Within this paper, the principal experiments and results of the recently completed assessment programme are reported. Transmitter, receiver and systems performance are presented, as well as the compatibility of CMC with optical amplification and direct-detection subscriber services. Overall, the assessment programme has shown that CMC technology, far from being a laboratory curiosity, can now be engineered to operate in a realistic environment and is of sufficient maturity to enable field trials and commercial deployment