DE2739156C2

DE2739156C2 -

Info

Publication number: DE2739156C2
Application number: DE2739156A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr.Techn. 7900 Ulm De Russer; Holger Dr.-Ing. 7914 Pfuhl De Hofmann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Priority date: 1977-08-31
Filing date: 1977-08-31
Publication date: 1989-11-30
Also published as: DE2739156A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit einer Mehrzahl von Josephson-Elementen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a circuit arrangement with a Plurality of Josephson elements according to the generic term of Claim 1.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist beispielsweise aus IEEE Transactions on Magnetics, Vol. MAG-11, 1975, Seite 821 bis 824 bekannt.Such a circuit arrangement is for example from IEEE Transactions on Magnetics, Vol. MAG-11, 1975, Pages 821 to 824 known.

Josephsonelemente sind im Mikrowellenbereich als Detektoren, Mischer und parametrische Verstärker bis zu sehr hohen Fre quenzen anwendbar. Schwierigkeiten bestehen bei der Anpassung der meist nieder ohmigen Josephson-Elemente an Mikrowellennetzwerke. Durch Anpassungsnetzwerke in Streifenleitungstechnik ist eine Re duzierung der Fehlanpassung von Josephson-Tunnelelementen gelungen; siehe Revue de Physique Appliquee, Bd. 9, 1974, S. 131-133. Vollständige Anpas sung wurde dabei jedoch nicht erreicht. Josephson elements are in the microwave range as detectors, Mixers and parametric amplifiers up to very high fre sequences applicable. Difficulties exist in adapting the mostly down ohmic Josephson elements on microwave networks. By Adaptation networks in stripline technology is a re reducing mismatching of Josephson tunnel elements succeeded; see Revue de Physique Appliquee, Vol. 9, 1974, pp. 131-133. Complete customization However, solution was not achieved.

Des weiteren wurden in der Literatur Josephson-Punktkontakte mit höherer Impedanz beschrieben. Josephson-Punktkontakte mit hoher Impe danz haben jedoch eine niedrigere Grenzfrequenz und geringe re mechanische Stabilität als die niederohmigen Josephson- Tunnelelemente.Furthermore, Josephson point contacts were made in the literature described with higher impedance. Josephson point contacts with high Impe However, danz have a lower cutoff frequency and low mechanical stability than the low-resistance Josephson Tunnel elements.

Eine weitere Möglichkeit zur Erzielung einer besseren Anpas sung von Josephson-Elementen an Mikrowellenschaltkreise be steht in der Anwendung von Anordnungen aus einer Vielzahl von Josephson-Elementen. Solche "Arrays" wurden in der Lite ratur ebenfalls mehrfach beschrieben - siehe z. B. Appl. Phys. Lett., Bd. 25, 1975, S. 627-629; Appl. Phys. Lett., Bd. 30, 1977, S. 298-300; IEEE Trans. on Magn., Bd. MAG-11, 1975, S. 667-670 und S. 671-673. Die hier beschriebenen "Arrays" bestehen jedoch aus konzentrierten Elementen, weshalb eine breitban dige Ankopplung an externe Leitungen mit Hilfe solcher "Arrays" nicht möglich ist.Another way to achieve better customization solution of Josephson elements on microwave circuits stands in the use of arrangements from a variety of Josephson elements. Such "arrays" were in the Lite also described several times - see e.g. B. Appl. Phys. Lett., Vol. 25, 1975, pp. 627-629; Appl. Phys. Lett., Vol. 30, 1977, pp. 298-300; IEEE Trans. On Magn., Vol. MAG-11, 1975, pp. 667-670 and Pp. 671-673. The "arrays" described here exist however from concentrated elements, which is why a broad band coupling to external lines with the help of such "arrays" not possible.

Besonders interessante Eigenschaften haben linear ausgedehn te Josephson-Elemente. Auf einer derartigen, von zwei Supra leitern gebildeten leitungsförmigen Struktur kann sich eine elektromagnetische Welle ausbreiten. Die Phase des Josephson stromes ist dabei ebenfalls eine Funktion von Ort und Zeit und kann unter dem Einfluß einer transversalen elektrischen und lateralen magnetischen Gleichfeldkomponente eine in ei ner 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, London 1972. Derartige Leitungsstrukturen sind unter ande rem für den Bau von parametrischen Wanderwellenverstärkern von Interesse. Während bei leitungsförmigen Jo sephson-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-Elementes die Ankopplung an Mikrowellennetzwerke Schwierigkeiten.Particularly interesting properties have linear expansion te Josephson elements. On one of two supra Conductor-shaped structure formed conductors can propagate electromagnetic wave. The phase of Josephson stromes is also a function of time and place and can under the influence of a transverse electrical and lateral magnetic constant field component one in egg in the direction of the progressive wave motion. It can lead to very strong interactions between the electromagnetic line wave and the phase wave of the Josephsonstromes come. The phenomena that occur have been discussed in detail theoretically and experimentally - see e.g. B. Solymar, L .: Superconductive tunneling and applications, London 1972. Such management structures are among others rem for the construction of parametric traveling wave amplifiers of interest. While with line-shaped Jo a satisfactory coupling between the electromagnetic conduction wave of the Josephson element and the phase wave of the Josephson current can be achieved also prepares here because of the low electromagnetic Characteristic impedance of the cable-shaped Josephson element the coupling to microwave networks difficulties.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, welche sowohl eine gute Verkopplung zwischen einer externen Welle und der Phasenwelle des Josephsonstroms als auch eine gute Impedanz-Anpassung der Josephson-Elemente an Mikrowellen schaltungen ermöglicht. The invention is therefore based on the object Specify circuit arrangement of the type mentioned at the outset, which is both a good coupling between an external Wave and the phase wave of the Josephson current as well good impedance matching of the Josephson elements on microwaves circuits enabled.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. Die Unter ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.This object is achieved by the characterizing features of claim 1. The sub Claims contain advantageous refinements the invention.

Die erfindungsgemäße Lösung ist insbesondere zur Realisie rung von Oszillatoren, Mischern, Detektoren und parametri schen Verstärkern für Mikrowellen bis zu sehr hohen Frequen zen, vorzugsweise oberhalb 10¹¹ Hz, geeignet. Durch die HF-mä ßige Serienschaltung aller Josephsonelemente entsteht eine Leitungsstruktur mit erheblich vergrößertem Wellenwiderstand.The solution according to the invention is particularly suitable for realizing oscillators, mixers, detectors and parametric amplifiers for microwaves up to very high frequencies, preferably above 10 ¹¹ Hz. The RF connection of all Josephson elements in series results in a line structure with significantly increased wave impedance.

Unabhängig von der HF-mäßigen Serienschaltung aller leitungs förmigen Josephsonelemente ist in einer Ausgestaltung der Er findung eine gleichstrommäßige Parallelschaltung aller lei tungsförmigen Josephson-Elemente möglich. Diese Parallelschal tung erfolgt über supraleitende Leiter, so daß an allen leitungsförmigen Josephson-Elementen genau die gleiche Gleich spannungskomponente anliegt und die durch die Gleichspannungs komponente in allen Josephson-Elementen erzeugte Oszillations frequenz gleich ist.Regardless of the RF-compliant series connection of all lines shaped Josephson elements is in an embodiment of the Er finding a direct current parallel connection of all lei tion-shaped Josephson elements possible. This parallel scarf tion takes place via superconducting conductors, so that at all line-shaped Josephson elements exactly the same alike voltage component is present and that by the DC voltage component generated in all Josephson elements frequency is the same.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben und erläutert. Es zeigtEmbodiments of the invention are described below with reference to the drawings described and explained. It shows

Fig. 1 ein einzelnes leitungsförmiges Josephson-Element (Stand der Technik), Fig. 1 is a single line-shaped Josephson element (prior art)

Fig. 2 eine Ansicht eines ersten Ausführungsbeispieles einer aus mehreren, über die ganze Länge HF-mäßig in Serie geschalteten leitungsförmigen Josephson-Elementen bestehenden Schaltungsanordnung, Fig. 2 is a view of a first embodiment of a circuit of a plurality of shaped, over the entire length RF-series connected Josephson devices existing circuitry,

Fig. 3 eine Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispieles einer aus mehreren, eingangs- und ausgangsseitig HF-mäßig in Serie geschalteten leitungsförmigen Josephson- Elementen bestehenden Schaltungsanordnung, Fig. 3 is a view of a second embodiment of a multiple, input and output side RF-connected in series with the line shaped elements Josephson circuit arrangement,

Fig. 4 eine Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem durch zusätzliche supraleitende Verbindungen eine gleichstrommäßige Parallelschaltung aller lei tungsförmigen Josephson-Elemente erzielt wird, Fig. 4 is a plan view of a third embodiment in the by additional superconducting compounds have a moderate DC parallel connection is achieved all lei tung shaped Josephson elements,

Fig. 5 eine Draufsicht eines vierten Ausführungsbeispieles, mit Gleichspannungszuführung und Einleitung-Struktur, Fig. 5 is a plan view of a fourth embodiment, with direct voltage feed and introduction structure,

Fig. 6 eine Ansicht einer in einen Rechteckhohlleiter ein gebauten Anordnung gemäß Fig. 3, Fig. 6 is a view of, in a rectangular waveguide an assembled arrangement of FIG. 3

Fig. 7 eine Ansicht eines Rechteckhohlleiters mit Innensteg und Fenster zur Einkopplung von Mikrowellenstrahlung in die Schaltungsanordnung mit Josephson-Elementen, Fig. 7 is a view of a rectangular waveguide having inner web and windows for coupling microwave radiation into the circuit arrangement with Josephson elements,

Fig. 8 eine aufgeschnittene Seitenansicht des Rechteckhohl leiters mit Steg gemäß Fig. 7, Fig. 8 is a cutaway side view of the rectangular waveguide with web according to Fig. 7,

Fig. 9 eine Draufsicht auf den Rechteckhohlleiter mit Steg gemäß Fig. 7, Fig. 9 is a top view of the rectangular waveguide with web according to Fig. 7,

Fig. 10 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer einseitig an einen Rechteckhohlleiter mit Steg ge mäß Fig. 7 angekoppelten Schaltungsanordnung mit Josephson-Elementen, Fig. 10 is a plan view of an embodiment of a one-sided ge to a rectangular waveguide with web Mäss Fig. 7 coupled circuit arrangement with Josephson elements,

Fig. 11 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer beidseitig an je einen Rechteckhohlleiter mit Steg gemäß Fig. 7 angekoppelten Schaltungsanordnung mit Josephson-Elementen. FIG. 11 shows a plan view of an exemplary embodiment of a circuit arrangement with Josephson elements coupled on both sides to a rectangular waveguide with a bridge according to FIG. 7.

Die Fig. 1 zeigt ein einzelnes, vorbekanntes leitungsförmi ges Josephson-Element, bestehend aus einem isolierenden Sub strat 1, einem supraleitenden Metallfilm 2, einer isolieren den, halb- oder normalleitenden Zwischenschicht 3 und einer supraleitenden Schicht 4. Für das Substrat 1 wird Glas, Ke ramik oder ein isolierender Kristall als Material verwendet. Die Schichten 2 und 4 werden durch Aufdampfen oder Kathoden zerstäubung hergestellt. Isolierende Zwischenschichten 3 werden z. B. durch Oxidation hergestellt. Die Dicke d der iso lierenden Schicht 3 beträgt 1 bis einige nm. Wird für die Schicht 3 halbleitendes oder normalleitendes Mate rial verwendet, so beträgt die Dicke ein Mehrfaches des obi gen Wertes. Die Schichten 2 und 4 haben jeweils Dicken von einigen 10 bis zu einigen 100. Die Breite b der Schicht 3 beträgt einige Mikrometer bis einige 100 Mikrometer, die Länge l der Schicht 3 beträgt einige Millimeter bis einige Zentimeter. Fig. 1 shows a single, known prior art Josephson element, consisting of an insulating substrate 1 , a superconducting metal film 2 , an insulating, semiconducting or normally conducting intermediate layer 3 and a superconducting layer 4 . For the substrate 1 glass, ceramic or an insulating crystal is used as the material. Layers 2 and 4 are produced by vapor deposition or sputtering. Insulating intermediate layers 3 are z. B. produced by oxidation. The thickness d of the insulating layer 3 is 1 to a few nm. If semiconducting or normally conducting material is used for the layer 3 , the thickness is a multiple of the above value. The layers 2 and 4 each have thicknesses of a few tens to a few hundred. The width b of the layer 3 is a few micrometers to a few 100 micrometers, the length l of the layer 3 is a few millimeters to a few centimeters.

Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für die erfindungsge mäße Anordnung von mehreren auf der ganzen Länge HF-mäßig in Serie geschalteten leitungsförmigen Josephson-Elementen. Auf einem isolierenden Substrat 11 ist eine Vielzahl von supra leitenden Metallstreifen 12 aufgebracht. Nach dem Aufbringen isolierender oder halbleitender oder normalleitender Zwi schenschichten 13 werden Metallfilme 14 aufgebracht. Die jeweils durch Schichten 13 getrennten überlappenden Regionen der Filme 12 und 14 bilden leitungsförmige Josephson-Elemente. Jedes dieser leitungsförmigen Josephson-Elemente ist in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise entweder durch eine seitliche Fortsetzung des unteren Films 12 oder des oberen Films 14 mit dem benachbarten leitungsförmigen Josephson-Element verbunden. Auf diese Weise sind alle leitungsförmigen Josephson-Elemen te über ihre ganze Länge HF-mäßig in Serie geschaltet. Die Eingangsspannung der gesamten Anordnung zwischen Punkten 15 und 16 ist die Summe aller auf den leitungsförmigen Jo sephson-Elementen auftretenden Eingangsspannungen. Die Aus gangsspannungen addieren sich in gleicher Weise. In Fig. 2 wurden nur wenige in Serie geschaltete leitungsförmige Jo sephson-Elemente eingezeichnet. In praktischen Ausführungs formen, bei denen die einzelnen leitungsförmigen Josephson- Elementen Breiten von wenigen Mikrometer bis zu einigen 10 Mi krometer haben können, sind einige 10 bis einige 100 in Serie geschalteter leitungsförmiger Josephson-Elemente realisier bar. Die Eingangsimpedanz (Ausgangsimpedanz) der gesamten Anordnung ist im Falle n in Serie geschalteter leitungsför miger Josephson-Elemente etwa n mal so groß wie die Eingangs impedanz (Ausgangsimpdedanz) des einzelnen Josephson-Elemen tes. Die Einkopplung (Auskopplung) eines elektrischen Signals bzw. einer elektromagnetischen Signalwelle erfolgt über die Leitungsanschlüsse 15 und 16 (17 und 18) und/oder ein ex ternes elektromagnetisches Feld mit dem elektrischen Feld vektor in der Richtung E _ext. Fig. 2 shows a first embodiment for the arrangement according to the Invention of a plurality of line-shaped Josephson elements connected in series over the entire length. A multiplicity of superconducting metal strips 12 are applied to an insulating substrate 11 . After the application of insulating or semiconducting or normal conducting inter mediate layers 13 , metal films 14 are applied. The overlapping regions of films 12 and 14 , each separated by layers 13 , form line-shaped Josephson elements. Each of these line-shaped Josephson elements is connected to the adjacent line-shaped Josephson element in the manner shown in FIG. 2 either by a lateral extension of the lower film 12 or of the upper film 14 . In this way, all line-shaped Josephson elements are connected in series over their entire length. The input voltage of the entire arrangement between points 15 and 16 is the sum of all input voltages occurring on the line-shaped Jo sephson elements. The output voltages add up in the same way. In Fig. 2 only a few series-connected Jo sephson elements were drawn in series. In practical forms in which the individual line-shaped Josephson elements can have widths from a few micrometers to a few tens of micrometers, a few 10 to a few 100 series-connected line-shaped Josephson elements can be realized. The input impedance (output impedance) of the entire arrangement is approximately n times as large as the input impedance (output impedance) of the individual Josephson elements in the case of n line-shaped Josephson elements connected in series. An electrical signal or an electromagnetic signal wave is coupled in (uncoupled) via line connections 15 and 16 ( 17 and 18 ) and / or an external electromagnetic field with the electrical field vector in the direction E _ext .

Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Auf einem isolierenden Substrat 21 sind Metallfilme 22 und darauf durch Zwischenschichten 23 getrennt Metallfil me 24 aufgebracht. Die Anordnung gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von der gemäß Fig. 2 dadurch, daß die Metallfilme 22 und 24 eine ringförmige Geometrie aufweisen, so daß die ein zelnen leitungsförmigen Josephson-Elemente nur an den Ein gängen und an den Ausgängen, nicht aber dazwischen verbunden und solcherart in Serie geschaltet sind. Fig. 3 shows a second embodiment of the invention. On an insulating substrate 21 , metal films 22 and metal films 24 separated thereon by intermediate layers 23 are applied. The arrangement according to Fig. 3 differs from that shown in Fig. 2 in that the metal films 22 and 24 have an annular geometry, so that the transitions an individual line-shaped Josephson elements only at the input and at the outputs, but not connected therebetween and are connected in series in this way.

Fig. 4 zeigt als drittes Ausführungsbeispiel eine Weiterbildung der Anordnung gemäß Fig. 3. Auf einem isolierenden Substrat 31 aufgebrachte ringförmige supraleitende Metallfilme 32 sind durch schmale Brücken 35 aus supraleitendem Metall film miteinander zu einer zusammenhängenden Einheit verbunden. Durch eine (isolierende, halb- oder normalleitende) Zwischen schicht getrennt sind darüber ringförmige supraleitende Metallfimstrukturen 34, welche durch supraleitende Me tallfilm-Brücken 36 verbunden sind, aufgebracht. Die Ring strukturen 32 (34) und die sie verbindenden Brücken 35 (36) können dabei aus einer einzigen homogenen Metallfilmschicht bestehen. Durch die Brücken 35 (36) sind die Ringstrukturen 32 (34) miteinander leitend verbunden und gleichstrommäßig parallel geschaltet. Für die Mikrowellen, welche sich auf den einzelnen, niederohmigen leitungsförmigen Josephson-Ele menten ausbreiten, stellen die Brücken eine zu hohe Induktivi tät dar, so daß die Brücken auf die Mikrowelleneigenschaften keinen Einfluß haben. Fig. 4 shows a third embodiment of a development of the arrangement of FIG. 3. On an insulating substrate 31 applied annular superconducting metal films 32 are interconnected by narrow bridges 35 made of superconducting metal film to form a coherent unit. Through an (insulating, semiconducting or normally conducting) intermediate layer, ring-shaped superconducting metal film structures 34 , which are connected by superconducting metal film bridges 36 , are applied above. The ring structures 32 ( 34 ) and the bridges 35 ( 36 ) connecting them can consist of a single homogeneous metal film layer. The ring structures 32 ( 34 ) are conductively connected to one another by the bridges 35 ( 36 ) and are connected in parallel in a direct current manner. For the microwaves, which spread on the individual, low-resistance, line-shaped Josephson elements, the bridges represent too high an inductance, so that the bridges have no influence on the microwave properties.

Fig. 5 zeigt als viertes Ausführungsbeispiel die Draufsicht auf eine für den Einbau in einen Mikrowellenhohlleiter vorgesehe nen Ausgestaltung der Anordnung gemäß Fig. 3. Wie in Fig. 3 sind auf ein isolierendes Substrat 41 ringförmige Strukturen 42 und 44 aufgebracht. Die leitungsförmigen Jo sephson-Elemente werden jeweils von der Struktur 42 und der durch eine Zwischenschicht getrennten, darüber befind lichen Filmstruktur 44 gebildet. Metallfilme 47 dienen zur Einkopplung einer Hohlleiterwelle in die in Serie geschalte ten leitungsförmigen Josephson-Elemente und bilden beim Einbau in einen Hohlleiter eine Einleitung-Struktur. Fig. 5 shows a fourth embodiment of a plan view of a pre-see for installation in a microwave waveguide NEN embodiment of the arrangement according to FIG. 3. As shown in Fig. 3 41 annular structures 42 and 44 are applied to an insulating substrate. The line-shaped Jo sephson elements are each formed by the structure 42 and the film structure 44 located above and separated by an intermediate layer. Metal films 47 are used for coupling a waveguide shaft into the series-shaped, line-shaped Josephson elements and form an introduction structure when installed in a waveguide.

Eine supraleitende Dünnfilmleitung 45 dient zur Gleichspan nungszuführung an die ringförmigen Strukturen 44, und Dünn filmleitung 46 dient zur gleichstrommäßigen Verbindung aller Strukturen 44 untereinander und mit den beiden supraleiten den Metallfilmflächen 47. Auf zwei Flächen 48 ist ei ne stärkere Metallisierung zur Kontaktierung aufgebracht. Die Leitungen 45 und 46 haben einen so hohen Induktivitätsbelag, daß die Mikrowelleneigenschaften der HF-mäßig in Serie ge schalteten Josephson-Elemente durch diese Leitungen nicht beeinfluß werden.A superconducting thin film line 45 is used for direct voltage supply to the annular structures 44 , and thin film line 46 is used for direct current connection of all structures 44 to one another and to the two superconductors of the metal film surfaces 47 . A thicker metallization for contacting is applied to two surfaces 48 . The lines 45 and 46 have such a high inductance that the microwave properties of the RF-moderately connected in series ge Josephson elements are not affected by these lines.

Fig. 6 zeigt eine Ansicht eines Ausführungsbeispieles einer in einem Hohlleiter 50 eingebauten Schaltungsanordnung gemäß Fig. 5. Die supraleitenden Metallfilmflächen 47 sind dabei über die ganze Länge mit der Innenwand des Hohlleiters 50 verbunden, so daß die Metallfilmflächen 47 im Hohlleiter eine Einleitung-Struktur bilden. FIG. 6 shows a view of an exemplary embodiment of a circuit arrangement according to FIG. 5 installed in a waveguide 50. The superconducting metal film surfaces 47 are connected over the entire length to the inner wall of the waveguide 50 , so that the metal film surfaces 47 form an introduction structure in the waveguide .

Fig. 7 zeigt einen Steghohlleiter 60 zur mikrowellenmäßigen Anpassung von in Serie geschalteten Josephson-Elementen ge mäß Fig. 2 bis Fig. 4 an Mikrowellenhohlleiter. Ein Steg 61 führt in bekannter Weise zu einer Konzentration des E-Fel des zwischen dem Steg und der gegenüberliegenden Innenwand des Hohlleiters. Dadurch entsteht auch eine Erhöhung der Wand stromdichte 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 geschalte ten Josephson-Elementen in der Weise eingesetzt, daß sich der Eingang (bzw. Ausgang) dieser Anordnungen gegenüber dem Steg 61 befindet, so erfolgt eine Einkopplung der Hohlleiter welle in den Eingang (bzw. eine Auskopplung z. B. eines HF Signales aus dem Ausgang der Anordnung in den Hohlleiter). Fig. 7 shows a ridge waveguide 60 adaptation to moderate microwave of series-connected Josephson elements accelerator as Fig. 2 to Fig. 4 at microwave waveguide. A web 61 leads in a known manner to a concentration of the E-Fel between the web and the opposite inner wall of the waveguide. This also results in an increase in the wall current density on the inner wall opposite the web. At the point of highest concentration of the wall current density, the waveguide is cut open by the cut 62 . If an arrangement of series-connected Josephson elements is used in the cut open area in such a way that the input (or output) of these arrangements is opposite the web 61 , then the waveguide wave is coupled into the input (or decoupling e.g. an RF signal from the output of the arrangement into the waveguide).

Fig. 8 zeigt einen Schnitt durch den Steghohlleiter, Fig. 9 eine Draufsicht auf den Steghohlleiter nach Fig. 7.9 Fig. 8 shows a section through the ridge waveguide, Fig. Is a plan view of the ridge waveguide of FIG. 7.

Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Ankopplung einer erfindungsgemäßen Anordnung 71 an einen Steghohlleiter nach Fig. 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 Fig. 2 haben. Gleichstromzuführungen 72 sind schematisch eingezeichnet. Fig. 10 shows an embodiment for the coupling of an inventive arrangement 7 causes 71 to a ridge waveguide of FIG. The garnishing of this assembly 71 perpendicular to the ridge waveguide 70, that induced by the microwave field of the waveguide streamlines _ext the direction of E in Fig. 2 have . DC supply lines 72 are shown schematically.

Fig. 11 zeigt das Ausführungsbeispiel einer Weiterbildung der Anordnung von Fig. 10. In Serie geschaltete Jo sephson-Elemente 75 sind eingangsseitig an einen Steghohl leiter 73 und ausgangsseitig an einen Steghohlleiter 74 an gekoppelt. Gleichstromzuführungen 76 sind schematisch eingezeichnet. Fig. 11 shows the embodiment of a development of the arrangement of Fig. 10. Jo sephson elements 75 connected in series are coupled on the input side to a ridge hollow conductor 73 and on the output side to a ridge waveguide 74 . DC feed lines 76 are shown schematically.

Claims

1. A circuit arrangement with a plurality of Josephson elements for coupling to external microwave circuits, characterized in that the individual Josephson elements are each designed as a per se known conductive structure from two weakly coupled superconducting metal strips on a dielectric substrate, that all elements run in parallel are arranged side by side and that at both ends of the line-shaped structures all elements are connected in series in terms of radio frequency.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the line-shaped Josephson elements over their entire Length are connected in series according to HF.

3. Circuit arrangement according to claim 1 or claim 2, there characterized in that the Josephson elements above supra conductive connections of high inductance DC are connected in parallel.

4. Circuit arrangement according to claim 3, characterized records that the superconducting compounds are higher Inductance as thin film lines with a high inductance coating are executed.

5. Use of the circuit arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the HF-connected in series Josephson elements are installed in a waveguide and for Purposes of coupling and / or decoupling electromagnetic Waves are integrated in a fine line structure.

6. Use of the circuit arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that for the purpose of on or off coupling of electromagnetic waves into a waveguide or from a waveguide the HF-ge in series switched Josephson elements at least at one end Web waveguides are arranged opposite one another.