DE2739156A1 - Circuit containing Josephson elements - uses elements in form of electromagnetic HF line with inputs and outputs in series - Google Patents
Circuit containing Josephson elements - uses elements in form of electromagnetic HF line with inputs and outputs in seriesInfo
- Publication number
- DE2739156A1 DE2739156A1 DE19772739156 DE2739156A DE2739156A1 DE 2739156 A1 DE2739156 A1 DE 2739156A1 DE 19772739156 DE19772739156 DE 19772739156 DE 2739156 A DE2739156 A DE 2739156A DE 2739156 A1 DE2739156 A1 DE 2739156A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- elements
- josephson
- series
- josephson elements
- circuit arrangement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/10—Junction-based devices
- H10N60/12—Josephson-effect devices
Abstract
Description
Beschreibungdescription
Schaltungsanordnung mit Josephson-Elementan Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit Josephson-Elementen, wobei jedes Element aus zwei schwach gekoppelten Supraleitern besteht und in Form einer elektromagnetischen Hochfrequenzleitung ausgebildet ist.Circuit arrangement with Josephson element. The invention relates to a circuit arrangement with Josephson elements, each element being weak from two coupled superconductors and in the form of an electromagnetic high-frequency line is trained.
Josephsonelemente sind im flikrowellenbereich als Detektoren, Mischer und parametrische Verstärker bis zu sehr hohen Frequenzen anwendbar. Diese Anwendungen werden ausführlich in folgenden Druckschriften beschrieben - Solymar, L.: Superconductive tunneling and applications, Chapman and Hall, London 1972; Kamper, R.A.: Review of superconducting electronics, IEEE Trans. MAG-11 (1975) S. 141-146; Nad, F. Ya.: Millimeter and submillimeter receivers using Josephson junctions, Instr.Josephson elements are used in the microwave range as detectors, mixers and parametric amplifiers applicable up to very high frequencies. These applications are described in detail in the following publications - Solymar, L .: Superconductive tunneling and applications, Chapman and Hall, London 1972; Kamper, R.A .: Review of superconducting electronics, IEEE Trans. MAG-11 (1975) pp. 141-146; Nad, F. Ya .: Millimeter and submillimeter receivers using Josephson junctions, Instr.
and Experimental Techniques 18 (1975) S. 1-15.and Experimental Techniques 18 (1975) pp. 1-15.
Schwierigkeiten bestehen bei der Anpassung der meist niederohmigen Josephson-Elemente an Mikrowellennetzwerke. Durch Anpassungsnetzwerke in Streifenleitungstechnik ist eine Reduzierung der Fehlanpassung von Josephson-Tunnelelementen gelungen - siehe z.B. Sirkeinen, Y., Somervuo, P., to external circuits at microwave frequencies, Revue de Phgsique AppliquSe 9 (1974) S. 131-133. Vollständige Anpassung wurde dabei jedoch nicht erreicht.Difficulties exist in adapting the mostly low-resistance Josephson elements to microwave networks. Through adaptation networks in stripline technology has succeeded in reducing the mismatching of Josephson tunnel elements - see e.g. Sirkeinen, Y., Somervuo, P., to external circuits at microwave frequencies, Revue de Phgsique AppliquSe 9 (1974) pp. 131-133. Complete customization was included but not achieved.
Desweiteren wurden in der Literatur Josephson-Spitzenelemente mit höherer Impedanz beschrieben - siehe z.B. Tolner, H., Andriesse, C.D.: High impedance point contact Josephson junctions, IEEE Trans. MAG-11 (1975) 8. 866-869; oder Tolner H., Andriesse, C.D., Schaeffer, H.H.A.: Wide-band detection with high impedance Josephson junctions, Infrared Physics 16 (1976) S. 213-223. Josephson-Spitzenkontakte mit hoher Impedanz haben jedoch eine niedrigere Grenzfrequenz und geringere mechanische Stabilität als die niederohmigen Josephson-Tunnelelemente Eine weitere Möglichkeit zur Erzielung einer besseren Anpassung von Josephson-Elementen an Mikrowellenschaltkreise besteht in der Anwendung von Anordnungen aus einer Vielzahl von Josephson-Elementen.Solche Arrays wurden in der Literatur ebenfalls mehrfach beschrieben - siehe z.B. Parrish, P. T., Chiao, R.Y.: Amplification ofmicrowaves by superconducting microbridges in a four-wave parametric mode, Appl.Furthermore, Josephson lace elements have been used in the literature higher impedance - see e.g. Tolner, H., Andriesse, C.D .: High impedance point contact Josephson junctions, IEEE Trans. MAG-11 (1975) 8. 866-869; or Tolner H., Andriesse, C.D., Schaeffer, H.H.A .: Wide-band detection with high impedance Josephson junctions, Infrared Physics 16 (1976) pp. 213-223. Josephson top contacts however, those with high impedance have a lower cutoff frequency and lower mechanical ones Stability than the low-resistance Josephson tunnel elements Another possibility to achieve a better adaptation of Josephson elements to microwave circuits consists in the application of arrangements made up of a variety of Josephson elements. Such Arrays have also been described several times in the literature - see e.g. Parrish, P. T., Chiao, R.Y .: Amplification of microwaves by superconducting microbridges in a four-wave parametric mode, Appl.
Phys. Lett. 25 (1975) S. 627- 629; oder Wahlsten, S., Rudner S., Cleason, T.: Parametric amplification in arrays of Josephson tunnel junctions, Appl. Phys. Legt.30 No. 6, (1977) S. 298-300; oder Palmer, D.W., Mercereau, J.E.: Coherent effects in series arrays of proximity effect superconducting bridges, IEEE Trans. MAG 11 (1975) S. 667-670; oder Jillie, D.W. Lukens, 1., Eao, Y.H.: Bervation of microwave synchronization of thin film mcrobridge arrays, IEEE Trans. MAG-Il (1975) S. 671-673. Die hier beschriebenen arrays bestehen jedoch aus konzentrierten Elementen, weshalb eine breitbandige Ankopplung an externe Leitungen mit Hilfe solcher arrays nicht möglich ist.Phys. Lett. 25 (1975) pp. 627-629; or Wahlsten, S., Rudner S., Cleason, T .: Parametric amplification in arrays of Josephson tunnel junctions, Appl. Phys. Place 30 No. 6, (1977) pp. 298-300; or Palmer, D.W., Mercereau, J.E .: Coherent effects in series arrays of proximity effect superconducting bridges, IEEE Trans. MAG 11 (1975) pp. 667-670; or Jillie, D.W. Lukens, 1., Eao, Y.H .: Bervation of microwave synchronization of thin film mcrobridge arrays, IEEE Trans. MAG-Il (1975) pp. 671-673. However, the arrays described here consist of concentrated elements, which is why broadband coupling to external lines with the help of such arrays is not possible is possible.
Besonders interessante Eigenschaften haben linear ausgedehnte Josephson-Elemente. Auf einer derartigen, von zwei Supra- leitern gebildeten leitungsförmigen Struktur kann sich eine elektromagnetische Welle ausbreiten. Die Phase des Josephsonstromes ist dabei ebenfalls eine Funktion von Ort und Zeit und kann unter dem Einfluß einer transversalen elektrischen und lateralen magnetischen Gleichfeldkomponente eine in einer Richtung fortschreitende Wellenbewegung vollführen. Es kann dabei zu sehr starken Wechselwirkungen zwischen der elektromagnetischen Leitungswelle und der Phasenwelle des Josephsonstromes kommen. Die dabei auftretenden Phänomene wurden ausführlich theoretisch und experimentell diskutiert - siehe z.B. Solymar, L.: Superconductive tunneling and applications. Derartige Leitungsstrukturen sind unter anderem für den Bau von parametrischen Wanderwellenverstärkern von Interesse - siehe z.B. Yoshida, K., IRIE, F.: Parametric amplification by a Josephson junction line, Proc. 14th Int.Linearly expanded Josephson elements have particularly interesting properties. On one of these, of two supra- ladders formed line-shaped Structure can propagate an electromagnetic wave. The phase of the Josephson Current is also a function of time and place and can be influenced by a transverse electrical and lateral magnetic constant field component one perform a progressive wave movement in one direction. It can be too much strong interactions between the electromagnetic conduction wave and the Phase wave of the Josephson current come. The phenomena that occurred were discussed in detail theoretically and experimentally - see e.g. Solymar, L .: Superconductive tunneling and applications. Such management structures are among others for the construction of parametric traveling wave amplifiers of interest - see e.g. Yoshida, K., IRIE, F .: Parametric amplification by a Josephson junction line, Proc. 14th Int.
Conf. Low. Temp. Phys. Otaniemi, Finland 14-20 Aug. 1975, Vol. 4, S. 176-179; oder Russer, P.: Schaltungsanordnung zur Verstärkung hochfrequenter elektromagnetischer Wellen, Patenanmeldung P 27 13 820.1. Während bei leitungsförmigen Josephson-Elementen eine befriedigende Verkopplung zwischen der elektromagnetischen Leitungswelle des Josephsonelementes und der Phasenwelle des Josephsonstromes erzielt werden kann, bereitet auch hier wegen des niedrigen elektromagnetischen Wellenwiderstandes des leitungsförmigen Josephson-Elemente 5 die Ankopplung an Mikrowellennetzwerke Schwierigkeiten.Conf. Low. Temp. Phys. Otaniemi, Finland 14-20 Aug. 1975, Vol. 4, Pp. 176-179; or Russer, P .: Circuit arrangement for amplifying high frequencies electromagnetic waves, patent application P 27 13 820.1. While with line-shaped Josephson elements provide a satisfactory coupling between the electromagnetic Achieved conduction wave of the Josephson element and the phase wave of the Josephson current can be prepared here because of the low electromagnetic wave resistance of the conductor-shaped Josephson element 5, the coupling to microwave networks Trouble.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, welche eine nahezu vollständige Anpassung der Josephson-Elemente an externe Netzwerke, insbesondere Mikrowellennetzwerke ermöglicht, ohne daß Nachteile der vorgenannten Art in Kauf genommen werden müssen.The invention was therefore based on the object of a circuit arrangement of the type mentioned at the beginning, which is an almost complete adaptation the Josephson elements to external networks, especially microwave networks, without disadvantages of the aforementioned type having to be accepted.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Josephson-Elemente zumindest eingangs- und ausgangsseitig HF-mäßig in Serie geschaltet sind.This object is achieved according to the invention in that the Josephson elements are connected in series in terms of HF at least on the input and output sides.
Die erfindungsgemäße Lösung ist insbesondere zur Realisierung von Oszillatoren, Mischern, Detektoren und parametrischen Verstärkern für Mikrowellen bis zu sehr hohen Frequenzen vorzugsweise oberhalb 1011Hz geeignet. Durch die HF-mässige Serienschaltung aller Josephsonelemente entsteht eine Leitungsstruktur mit erheblich vergrößertem Wellenwiderstand.The solution according to the invention is in particular for the implementation of Oscillators, mixers, detectors and parametric amplifiers for microwaves Suitable up to very high frequencies, preferably above 1011 Hz. Due to the HF-moderate Series connection of all Josephson elements creates a line structure with considerable increased wave resistance.
Unabhängig von der HF-mäßigen Serienschaltung aller leitungsförmigen Josephsonelemente ist in einer Weiterbildung der Erfindung eine gleichstrommäßige Parallelschaltung aller leitungsförmigen Josephson-Elemente möglich. Diese Parallel schaltung erfolgt über supraleitende Leiter, so daß an allen leitungsförmigen Josephson-Elementen genau die gleiche Gleichspannungskomponente anliegt und die durch die Gleichspannungskomponente in allen Josephson-Elementen erzeugte Oszillationsfrequenz gleich ist.Regardless of the HF series connection of all wired In a further development of the invention, the Josephson element is a direct current element Parallel connection of all wire-shaped Josephson elements possible. This parallel circuit takes place via superconducting conductors, so that on all conductor-shaped Josephson elements exactly the same DC voltage component is applied and that caused by the DC voltage component oscillation frequency generated in all Josephson elements is the same.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutern. Es zeigen: Figur 1 ein einzelnes leitungsförmiges Josephson-Element (Stand der Technik), Figur 2 eine Ansicht eines lusfiihrungsbeispieles einer aus mehreren, über die ganze Länge HF-mäßig in Serie geschalteten leitungsförmigen Josephson-Elementen bestehenden Schaltungsanordnung, Figur 3 eine Ansicht eines Ausführnngsbeispieles einer aus mehreren, eingangs- und ausgangsseitig HF-mäßig in Serie geschalteten leitungsförmigen Josephson-Elementen bestehenden Schaltungsanordnung, Figur 4 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem durch zusätzliche supraleitende Verbindungen eine gleichstrommäßige Parallelschaltung aller leitungsförmigen Josephson-Elemente erzielt wird, Figur 5 eine Draufsicht eines weiteren Ausführungsbeispieles, mit Gleichspannungszuführung und ~Fin-Line"-Struktur, Figur 6 eine Ansicht einer in einen Rechteckhohlleiter eingebauten Anordnung gemäß Figur 3, Figur 7 eine Ansicht eines Rechteckhohlleiters mit Innensteg und Fenster zur Einkopplung von Mikrowellenstrahlung in die Schaltungsanordnung mit Josephson-Elementen, Figur 8 eine aufgeschnittene Seitenansicht des Rechteckhohlleiters mit Steg gemäß Figur 7, Figur 9 eine Draufsicht auf den Rechteckhohlleiter mit Steg gemäß Figur 7, Figur 10 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer einseitig an einen Rechteckhohlleiter mit Steg gemäß Figur 7 angekoppelten Schaltungsanordnung mit Josephson-Elementen Figur 11 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer beidseitig an je einen Rechteckhohlleiter mit Steg gemäß Figur 7 angekoppelten Schaltungsanordnung mit Josephson-Elementen, Die Figur 1 zeigt ein einzelnes, vorbekanntes leitungsförmiges Josephson-Element, bestehend aus einem isolierenden Substrat 1, einem supraleitenden Metallfilm 2, einer isolierenden, halb- oder normalleitenden Zwischenschicht 3 und einer supraleitenden Schicht 4. Für das Substrat 1 wird Glas, Keramik oder ein isolierender Kristall als Material verwendet.The invention is illustrated below with reference to the in the drawing Exemplary embodiments are described and explained in more detail. They show: FIG. 1 a single one line-shaped Josephson element (prior art), Figure 2 is a view of a Execution example one of several, over the entire length HF-moderately in series switched line-shaped Josephson elements existing circuit arrangement, figure 3 shows a view of an exemplary embodiment of one of several, input and output side Conductive Josephson elements connected in series in terms of HF Circuit arrangement, Figure 4 is a plan view of a further embodiment, in which a direct current parallel connection is made possible by additional superconducting connections of all line-shaped Josephson elements is achieved, Figure 5 is a plan view another embodiment, with DC voltage supply and ~ fin-line "structure, FIG. 6 shows a view of an arrangement built into a rectangular waveguide according to FIG Figure 3, Figure 7 a view of a rectangular waveguide with inner web and window for coupling microwave radiation into the circuit arrangement with Josephson elements, FIG. 8 shows a cut-away side view of the rectangular waveguide with a web according to FIG FIG. 7, FIG. 9 a plan view of the rectangular waveguide with a web according to FIG 7, Figure 10 a plan view of an embodiment of a one-sided to a Rectangular waveguide with a web according to Figure 7 coupled circuit arrangement Josephson elements Figure 11 is a plan view of an embodiment of a double-sided to a respective rectangular waveguide with a web according to Figure 7 coupled circuit arrangement with Josephson elements, Figure 1 shows a single, previously known Conductive Josephson element, consisting of an insulating substrate 1, a superconducting metal film 2, an insulating, semi-conductive or normal conductive one Intermediate layer 3 and a superconducting layer 4. For the substrate 1, glass, Ceramic or an insulating crystal is used as the material.
Die Schichten 2 und 4 werden durch Aufdampfen oder Kathodenzerstäubung hergestellt. Isolierende Zwischenschichten 3 werden z.B. durch Oxidation hergestellt. Die Dicke d der isolierenden Schicht 3 beträgt 10 bis einige 10 Angström. Wird für die Schicht 3 halbleitendes oder normal leitendes Material verwendet, so beträgt die Dicke ein Mehrfaches des obigen Wertes. Die Schichten 2 und 4 haben jeweils Dicken von einigen 100 bis zu einen 1000 Angström. Die Breite b der Schicht 3 beträgt einige Mikron bis einige 100 Mikron, die Länge 1 der Schicht 3 beträgt einige Millimeter bis einige Zentimeter. Die technologischen Verfahren zur Herstellung leitungsförmiger Josephson-Elemente wurden in der Literatur bereits ausführlich diskutiert - z.B. in dem zitierten Buch von Solymar.Layers 2 and 4 are made by vapor deposition or sputtering manufactured. Intermediate insulating layers 3 are produced, for example, by oxidation. The thickness d of the insulating layer 3 is 10 to a few tens of angstroms. Is for the layer 3 uses semiconducting or normally conductive material, so is the thickness is a multiple of the above value. Layers 2 and 4 each have Thicknesses from a few hundred to a thousand angstroms. The width b of the layer 3 is a few microns to a few 100 microns, the length 1 of the layer 3 is a few millimeters up to a few centimeters. The technological process for the production of line-shaped Josephson elements have been discussed extensively in the literature - e.g. in the quoted book by Solymar.
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Anordnung von mehreren auf der ganzen Länge HF-mäßig in Serie geschalteten leitungsförmigen Josephson-Elementen.FIG. 2 shows an exemplary embodiment for the arrangement according to the invention of several wired cables connected in series over the entire length Josephson elements.
Auf einem isolierenden Substrat 11 ist eine Vielzahl von supraleitenden Metallstreifen 12 aufgebracht. Nach dem Aufbringen isolierender oder halbleitender oder normal leitender Zwischenschichten 13 werden die Metallfilme 14 aufgebracht. Die jeweils durch Schichten 13 getrennten überlappenden Regionen der Filme 12 und 14 bilden leitungsförmige Josephson-Elemente.On an insulating substrate 11 is a plurality of superconducting Metal strip 12 applied. After applying insulating or semiconducting or normally conductive intermediate layers 13, the metal films 14 are applied. The overlapping regions of the films 12 and, respectively, separated by layers 13 14 form line-shaped Josephson elements.
Jedes dieser leitungsförmigen Josephson-Elemente ist in der aus Figur 2 ersichtlichen Weise entweder durch eine seitliche Fortsetzung des unteren Films 12 oder des oberen Films14 lit den benachbarten leitungsförmigen Josephson-Element verbunden, Auf diese Weise sind alle leitungsförmigen Josephson-Elemente ueber ihre ganze Länge HF-mäßig in Serie geschaltet, Die Eingangsspannung der gesamten einordnung zwischen den Punkten 15 und 16 ist die Suiae aller auf den leitungsförmigen Josephson-#l ement en auftretenden Eingangsspannungen. Die Ausgangsspannungen addieren sich in gleicher Weise. In Figur 2 wurden nur wenige in Serie geschaltete leitungsförmige Josephson-Elesente eingezeichnet. In praktischen Ausführungsformen, bei denen die einzelnen leitungsförmigen Josephsonelementen Breiten von wenigen Mikron bis zu einigen 10 Xikron haben können, sind einige 10 bis einige 100 in Serie geschalteter leitungsförmiger Josephson-Elemente reatisierbar, Die Eingangsimpedanz (Ausgangsimpedanz) der gesamten Anordnung ist ii Falle n in Serie geschalteter leitungsförauger Josephsonelemente etwa n mal so groß wie die Eingangsimpedanz (Ausgangsimpedanz) des einzelnen Josephson-Elementes, Die Einkopplung (Auskopplung)eines elektrischen Signals bzw, einer elektromagnetischen Signalvelle erfolgt ueber die Leitungsanschlüsse 15 und 16 ( 17 und 18) und/oder ein externes elektromagnetisches Feld mit dem elektrischen Feldvektor in der Richtung Eext.Each of these wire-shaped Josephson elements is shown in FIG 2 evident way either through a lateral continuation of the lower film 12 or the upper film 14 lit the adjacent line-shaped Josephson element connected, in this way all wire-shaped Josephson elements are connected RF-connected in series over its entire length, the input voltage of the entire Classification between points 15 and 16 is the Suiae of all on the line-shaped Josephson elements occurring input voltages. Add the output voltages themselves in the same way. In Figure 2, only a few series-connected line-shaped Josephson Elesente drawn in. In practical embodiments in which the individual wire-shaped Josephson elements widths from a few microns up to some 10 Xikron, some 10 to some 100 are connected in series conductor-shaped Josephson elements can be realized, the input impedance (output impedance) The entire arrangement is a case of n series-connected line-shaped Josephson elements about n times as large as the input impedance (output impedance) of the individual Josephson element, The coupling (decoupling) of an electrical signal or an electromagnetic signal Signal wave takes place via the line connections 15 and 16 (17 and 18) and / or an external electromagnetic field with the electric field vector in the direction Eext.
Figur 3 zeigt ein weiteres Ausfahrungsbeispiel der Erfindung.Figure 3 shows a further embodiment of the invention.
juf dem isolierenden Substrat 21 sind die Metallfilme 22 und darauf durch die Zwischenschichten 23 getrennt die netalltilne 24 aufgebracht. Die Anordnung gesäß Figur 3 unterscheidet sich von der gemäß Figur 2 dadurch, daß die Metallfilme 22 und 24 eine ringförmige Geometrie aufweisen, so daß die einzelnen leitungsförmigen Josephson-Elemente nur an den Eingängen und an den Ausgängen nicht aber dazwischen verbunden und solcherart in Serie geschaltet sind.On the insulating substrate 21 are the metal films 22 and 14 thereon The metal parts 24 are applied separately by the intermediate layers 23. The order but FIG. 3 differs from that according to FIG. 2 in that the metal films 22 and 24 have an annular geometry, so that the individual line-shaped Josephson elements only at the entrances and exits, but not in between connected and so connected in series.
Figur 4 zeigt ein lusführungsbeispiel einer Weiterbildung der Anordnung gemäß Figur 3. Die auf den isolierenden Substrat 31 aufgebrachten ringförmigen supraleitenden Metallfilme 32 sind durch die schmalen Brücken 35 aus supraleitendem Metallfilm miteinander zu einer zusammenhängenden Einheit verbunden.FIG. 4 shows an exemplary embodiment of a further development of the arrangement according to Figure 3. The applied to the insulating substrate 31 annular superconducting Metal films 32 are made of superconducting metal film through the narrow bridges 35 connected to one another to form a coherent unit.
Durch eine (isolierende, halb- oder norealleitende) zwischen schicht getrennt sind darüber die ringförmigen supraleitenden fletallfilmstrukturen 34, welche durch die supraleitenden Metallfilm-Brücken 36 verbunden sind, aufgebracht. Die Bingstrukturen 32 (34) und die sie verbindenden Brücken 35 (36) können dabei aus einer einzigen homogenen netallfilmsdhicht bestehen, Durch die Brücken 35 (36) sind die Ringatrukturen 32 (34) miteinander leitend verbunden und gleichstrouäßig parallel geschaltet, Für die Mikrowellen, welche sich auf den einzelnen, niederohmigen leitungsflirmigen Josephson-Elementen ausbreiten stellen die Brücken eine zu hohe Induktivität dar, so daß die Brücken auf die Nikrowelleneigenschaften keinen Einfluß haben, Figur 5 zeigt die Draufsicht auf ein Ilusillhrungsbeispiel einer, für den Einbau in einen Mikrowellenhohlleiter vorgesehenen Weiterbildung der Anordnung gemäß Figur 3, Wie in Figur 3 sind auf ein isolierendes Substrat 41 die ringförmigen Strukturen 44 aufgebracht. Die beiden leitungsförmigen Josephson-Elemente an den Rändern der von 42 und 44 gebildeten Struktur werden jeweils von einer fletallfilmfläche 47 und der durch eine Zwischenschicht getrennten, darüber befindlichen Filmstrktur 44 gebildet, Die Metallfilme 47 dienen zur Einkopplung einer Bohlleiterwelle in die in Serie geschalteten leitungsförmigen Josephson-Elemente und bilden beim Einbau in einen Hohlleiter eine ~Fin-Line"-Struktur - siehe z B, S.D. Robertson: The ultra-bandwidth fin line coupler Trans, IEEE MTT 3 (1955) S. 45-48.Through an (insulating, semi- or norealconductive) intermediate layer The annular superconducting metal film structures 34 are separated above it, which are connected by the superconducting metal film bridges 36 is applied. The bing structures 32 (34) and the bridges 35 (36) connecting them can thereby consist of a single homogeneous metal film layer, through the bridges 35 (36) the ring structures 32 (34) are conductively connected to one another and have the same flow connected in parallel, for the microwaves, which are on the individual, low-resistance Spreading out wired Josephson elements make the bridges too high Inductance, so that the bridges have no influence on the microwave properties have, Figure 5 shows the plan view of an Ilusillhrungsbeispiel one for Installation in a microwave waveguide provided development of the arrangement according to FIG. 3, As in FIG. 3, the ring-shaped structures are on an insulating substrate 41 44 applied. The two wire-shaped Josephson elements at the edges of the The structure formed by 42 and 44 are each covered by a metallic film surface 47 and the overlying film structure separated by an intermediate layer 44 formed, the metal films 47 are used to couple a pile conductor shaft in the line-shaped Josephson elements connected in series and form during installation into a waveguide a "fin-line" structure - see, for example, S.D. Robertson: The ultra-bandwidth fin line coupler Trans, IEEE MTT 3 (1955) pp. 45-48.
Die supraleitende Dünnfilmleitung 45 dient zur Gleichspannungszuführung an die ringförmigen Strukturen 44, die Dünnfilmleitung 46 dient zur gleichstrommäßigen Verbindung aller Strukturen 44 untereinander und mit den beiden supraleitenden Metallfilmflächen 47. Auf den beiden Flächen 48 ist eine stärkere Metallisierung zur Kontaktierung aufgebracht. Die Leitungen 45 und 46 haben einen so hohen Induktivitätsbelag, daß die Mikrowelleneigenschaften der HF-mäßig in Serie geschalteten Josephson-Elemente durch diese Leitungen nicht beeinflußt werden, Figur 6 zeigt eine Ansicht eines Ausführungsbeispieles einer in einem Hohlleiter 50 eingebauten Schaltungsanordnung gemäß Figur 5, Die supraleitenden MetaUfilmflächen 47 sind dabei über die ganze Länge mit der Innenwand des Hohlleiters 50 verbunden, so daß die Metallfilmflächen 47 im Hohlleiter eine "Fin-Line"-Struktur bilden, Figur 7 zeigt einen Steghohlleiter 60 zur mikrowellenmäßigen Anpassung von in Serie geschalteten Josephson-Elementen gemäß Figur 2 bis Figur 4 an Mikrowellenhohlleiter. Der Steg 61 führt in bekannter Weise zu einer Konzentration des E-Feldes zwischen dem Steg und der gegenüberliegenden Innenwand des Hohlleiters, Dadurch entsteht auch eine Erhöhung der Wandstromdichte auf der dem Steg gegenüberliegenden Innenwand, An der Stelle höchster Konzentration der Wandstromdichte wird der Hohlleiter durch den Schnitt 62 aufgeschnitten. Wird in die aufgeschnittene Fläche eine Anordnung von in Serie geschalteten Josephson-Elementen in der Weise eingesetzt, daß sich der Eingang (bzw, Ausgang) dieser Anordnungen gegenüber dem Steg 61 befindet, so erfolgt eine Einkopplung der Hohlleiterwelle in den Eingang (bzw, eine Auskopplung z,B. eines HF Signales aus dem Ausgang der Anordnung in den Hohlleiter), Figur 8 zeigt einen Schnitt durch den Steghohlleiter, Figur 9 eine Draufsicht auf den Steghohlleiter nach Figur 7.The superconducting thin film line 45 is used to supply direct voltage to the ring-shaped structures 44, the thin-film line 46 is used for direct current Connection of all structures 44 to one another and to the two superconducting metal film surfaces 47. On the two surfaces 48 there is a thicker metallization for contacting upset. The lines 45 and 46 have such a high inductance that the microwave properties of the HF series-connected Josephson elements are not influenced by these lines, Figure 6 shows a view of one Embodiment of a circuit arrangement built into a waveguide 50 According to FIG. 5, the superconducting metal film areas 47 are over the whole Length connected to the inner wall of the waveguide 50 so that the metal film surfaces 47 form a "fin-line" structure in the waveguide; FIG. 7 shows a ridge waveguide 60 for the microwave adjustment of Josephson elements connected in series according to Figure 2 to Figure 4 on microwave waveguide. The web 61 leads in a well-known Way to a concentration of the E-field between the web and the opposite one Inner wall of the waveguide, this also increases the wall current density on the inner wall opposite the footbridge, at the point of highest concentration The waveguide is cut open by the cut 62 in relation to the wall current density. Will an arrangement of series-connected Josephson elements in the cut surface used in such a way that the input (or output) of these arrangements is located opposite the web 61, the waveguide shaft is coupled in into the input (or, for example, a decoupling of an HF signal from the output of the Arrangement in the waveguide), Figure 8 shows a section through the ridge waveguide, FIG. 9 a plan view of the ridge waveguide according to FIG. 7.
Figur 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Ankopplung einer erfindungsgemäßen Anordnung 71 an einen Steghohlleiter nach Figur 7. Die Anrichtung dieser Anordnung 71 senkrecht zum Steghohlleiter 70 bewirkt, daß die vom Mikrowellenfeld des Hohlleiters induzierten Stromlinien die Richtung von E ext in Figur 2 haben. Die Gleichstromzuführungen 72 sind schematisch eingezeichnet.Figure 10 shows an embodiment for the coupling of an inventive Arrangement 71 on a ridge waveguide according to FIG. 7. The arrangement of this arrangement 71 perpendicular to the ridge waveguide 70 has the effect that the microwave field of the waveguide induced streamlines have the direction of E ext in FIG. The direct current feeds 72 are shown schematically.
Figur 11 zeigt das Ausführungsbeispiel einer Weiterbildung der Anordnung von Figur 10. Die in Serie geschalteten Josephson-Elemente 75 sind eingangsseitig an einen Steghohlleiter 73 und ausgangsseitig an einen Steghohlleiter 75 angekoppelt. Die Gleichstromzuführungen 76 sind schematisch eingezeichnet.FIG. 11 shows the exemplary embodiment of a further development of the arrangement of FIG. 10. The Josephson elements 75 connected in series are on the input side coupled to a ridge waveguide 73 and on the output side to a ridge waveguide 75. The direct current leads 76 are shown schematically.
L e e r s e i t eL e r s e i t e
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19772739156 DE2739156A1 (en) | 1977-08-31 | 1977-08-31 | Circuit containing Josephson elements - uses elements in form of electromagnetic HF line with inputs and outputs in series |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19772739156 DE2739156A1 (en) | 1977-08-31 | 1977-08-31 | Circuit containing Josephson elements - uses elements in form of electromagnetic HF line with inputs and outputs in series |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2739156A1 true DE2739156A1 (en) | 1979-03-15 |
| DE2739156C2 DE2739156C2 (en) | 1989-11-30 |
Family
ID=6017726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19772739156 Granted DE2739156A1 (en) | 1977-08-31 | 1977-08-31 | Circuit containing Josephson elements - uses elements in form of electromagnetic HF line with inputs and outputs in series |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2739156A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2463512A1 (en) * | 1979-05-30 | 1981-02-20 | Anvar | Josephson junction device - comprising superconducting or semiconducting strip on insulating substrate and sub-regions sepd. by barrier from the strip |
| EP0048813A2 (en) * | 1980-09-29 | 1982-04-07 | International Business Machines Corporation | Distributed array of coherently operating Josephson devices |
| DE4010489A1 (en) * | 1990-03-31 | 1991-10-02 | Dornier Luftfahrt | SUPRALOCIAL ELEMENT |
-
1977
- 1977-08-31 DE DE19772739156 patent/DE2739156A1/en active Granted
Non-Patent Citations (8)
| Title |
|---|
| FR-Z.: Revue de Physique AppliquiEe, Bd. 9, 1974, S. 131-133 * |
| FR-Z.: Revue de Physique Appliquiée, Bd. 9, 1974, S. 131-133 |
| GB-B.: L. Solymar, Superconductive Tunneling and Applications, London 1972 * |
| NL-Z.: Physics Letters, Bd. 33A, 1970, S. 205-206 * |
| US-Z.: Appl. Phys. Lett., Bd. 25, 1975, S. 627-629 * |
| US-Z.: Appl. Phys. Lett., Bd. 30, 1977, S. 298-300 * |
| US-Z.: IEEE Trans. on Magn., Bd. MAG-11, 1975, S.667-670 und S. 671-673 * |
| US-Z.: IEEE Transactions on Magnetics, Bd. MAG-11, 1975, S. 821-824 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2463512A1 (en) * | 1979-05-30 | 1981-02-20 | Anvar | Josephson junction device - comprising superconducting or semiconducting strip on insulating substrate and sub-regions sepd. by barrier from the strip |
| EP0048813A2 (en) * | 1980-09-29 | 1982-04-07 | International Business Machines Corporation | Distributed array of coherently operating Josephson devices |
| EP0048813A3 (en) * | 1980-09-29 | 1982-12-15 | International Business Machines Corporation | Distributed array of josephson devices |
| DE4010489A1 (en) * | 1990-03-31 | 1991-10-02 | Dornier Luftfahrt | SUPRALOCIAL ELEMENT |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2739156C2 (en) | 1989-11-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE4120521C2 (en) | Microwave flat antenna for two orthogonal polarizations with a pair of orthogonal radiator slots | |
| DE19714191C1 (en) | Microwave circuit with Josephson elements | |
| DE2757627A1 (en) | MICROWAVE PHASE SHIFTER WITH DEVICE FOR ENERGY INPUT OR OUTPUT | |
| DE2055710A1 (en) | Microwave hybrid circuit | |
| DE2713820C2 (en) | Josephson contact element for a traveling wave amplifier | |
| DE19508917A1 (en) | Planar superconducting resonator | |
| DE2739156A1 (en) | Circuit containing Josephson elements - uses elements in form of electromagnetic HF line with inputs and outputs in series | |
| DE2063242A1 (en) | Microwave component | |
| DE2352712A1 (en) | WAVE LINE WITH LOCKING CAPACITOR | |
| DE4436448C1 (en) | SQUID with increased energy resolution | |
| DE10033178C2 (en) | Cryoelectronic microwave circuit with Josephson contacts and its use | |
| DE4137953A1 (en) | Microwave circuit for Josephson device, e.g. voltage reference or potentiometer - has Josephson elements arranged near maxima in superconducting resonator waveguide sections | |
| DE2264978A1 (en) | FOUR-POLE NETWORK FOR MICROWAVES | |
| DE4320484A1 (en) | Controllable superconductor component | |
| DE2600031A1 (en) | REFLECTIVE WAVE MASER | |
| DE60311476T2 (en) | Signal switching device | |
| DE3211239C2 (en) | High-frequency switch arrangement with a number of switch elements located between an input part for high-frequency energy and an output part connected to a consumer | |
| DE2756714A1 (en) | High impedance amplifier for HF electromagnetic waves - has two superconducting lines one consisting of segments separated by josephson elements and connected to alternating supply potentials | |
| DE2612091A1 (en) | Pushpull mixer with oscillator signal input decoupling - has insulating plate with slotted line recess in metal coating and stripline end connected to 2 mixer diodes | |
| DE2740309C3 (en) | Traveling wave amplifiers | |
| DE3933055C2 (en) | 180 · o · phase shift keying / amplitude modulator for microwaves | |
| DE2235906C3 (en) | Push-pull mixer stage | |
| DE3936686C2 (en) | ||
| DE4434416C1 (en) | High frequency microwave SQUID device with flow focussing structure | |
| DE2362368C3 (en) | Transmission line for electromagnetic energy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OF | Willingness to grant licences before publication of examined application | ||
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: TELEFUNKEN SYSTEMTECHNIK GMBH, 7900 ULM, DE |
|
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |