JP2000236236A

JP2000236236A - 極短パルス発生器

Info

Publication number: JP2000236236A
Application number: JP11250754A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Aoyanagi; 昌宏青柳; Hiroshi Akaho; 博司赤穂; Hiroshi Nakagawa; 博仲川; Hiroshi Sato; 弘佐藤
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1999-09-03
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2000-08-29
Anticipated expiration: 2017-05-23
Also published as: JP3550649B2

Abstract

(57)【要約】【目的】種々の回路において必要となる極めてパルス
幅の短い波形を合理的、簡単な回路構成によって、高い
動作信頼度で得ること。【構成】ジョセフソン接合J1〜J4の閉ループ接合の各接
合間にゲート端子Tg・出力端子To，接地端子，入力信号
端子Tiを有する四接合注入型ジョセフソン（4JL）ゲー
トの出力端子にジョセフソン接合J5を設けた回路であ
る。入力信号電流パルスIi（Itu）が入力端子Tiに印加
されると、閉ループ全体が電圧状態に遷移し、電源電流
Igが負荷抵抗RLの回路に流れる状態となる。この時、電
源電流Igの殆どはジョセフソン接合J5を介して出力電流
となる。出力電流が上昇しジョセフソン接合J5の臨界電
流を越えると、ジョセフソン接合J5は電圧状態に遷移す
るので、出力電流が断たれ、電源電流Igは専ら負荷抵抗
RLにのみ流れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般にジョセフソ
ン回路と総称される超伝導回路の出力する高速微小信号
を解析するため、当該信号を所定周期で複数回サンプリ
ングし、それに基づき拡大された時間軸上で当該信号を
復元、表示する超伝導サンプリング測定回路等に使用さ
れ得る極短パルス発生器に関する。

【０００２】

【従来の技術】極低温環境下で動作するジョセフソン接
合を用いた超伝導回路の出力信号波形を測定するジョセ
フソンサンプラは、例えば、文献１：「電子技術総合研
究所彙報，第48巻，第４号，P.340-352」，通産省工業
技術院，電子技術総合研究所発行文献２：特公昭62-456
40号等で公知であるが、その原理的なシステム構成は図
５(A) に示すようになっている。

【０００３】被測定回路11がジョセフソン回路系に固有
のラッチ動作をするために所定周期でのリセット動作を
必要とするか、そうでなくてもクロック同期動作をなす
場合には、外部に設けられたクロックパルス発振回路21
からの例えば 10KHz程度のクロックパルスCpが被測定回
路11に電源電流として供給され、これと同期の関係で測
定系を動作させるため、測定系中のパルス発生回路22、
トリガーパルス発生回路24、スイッチ回路34等にも電源
電流として供給される。

【０００４】しかるに、クロック同期の関係で所定周期
でトリガーパルス発生回路24が繰り返し発生するトリガ
ーパルスItu は被測定回路11に与えられ、これに基づき
当該被測定回路11がそのたびごとに発生する被測定波形
Iuは負荷抵抗Ruを介し、望ましくはジョセフソン単接合
で構成されるジョセフソンサンプリングゲートJsに印加
される。当該サンプリングゲートJsは、当初は磁束量子
干渉デバイス(SQUID)で構成されることがあったが、高
速動作性に難点があり、時間分解能を高く取り難いた
め、最近では専らジョセフソン単接合に代わられてい
る。

【０００５】上記の一方で、トリガーパルス発生回路24
の発生するトリガーパルスItu は可変遅延線回路25を介
し、可変遅延線制御回路23によりその時々で定められた
遅延時間を与えられた遅延駆動パルスItp となってパル
ス発生回路22に入力し、当該パルス発生回路22を駆動し
て、そこからパルス幅が極く短いインパルス状のパルス
Ip（以下、極短パルスIpと呼ぶ）を発生させ、これを負
荷抵抗Rpを介し、サンプリングゲートJsに印加する。

【０００６】従って当該サンプリングゲートJsには被測
定波形Iuと極短パルスIpとの相乗電流が供給されるが、
図５(B) に示すように、例え被測定波形Iuのピーク値に
極短パルスIpが重なっても、それら両者の和（Ip＋Iu）
のみではサンプリングゲートJsの臨界電流値Iso を越え
ることがないように、それらの電流値を設定する。

【０００７】換言すると、これらの電流値の和（Ip＋I
u）に、さらにバイアス電流Isを加えた電流（Ip＋Iu＋I
s）をサンプリングゲートJsに印加した時に、何回かに
亙るサンプリングで所定の確率、例えば50％の確率で当
該サンプリングゲートが電圧状態に遷移するように（す
なわち（Ip＋Iu＋Is）≧Iso となるように)、当該バイ
アス電流Isの値を調整、決定すれば、そのバイアス電流
Isの値により、極短パルスIpが印加されている瞬時の被
測定波形Iuの値を求めることができる。そこで、この操
作を、可変遅延線制御回路23の指令により可変遅延線回
路25を介し、例えば1ps程度の微小な時間刻みで極短パ
ルスIpの印加タイミングをずらしながら繰返し行えば、
被測定波形Iuの全体を高い時間分解能で拡大した時間軸
上に復元、表示することができる。

【０００８】ここで、手動でこのような測定操作、特に
バイアス電流Isの決定操作を行うのではなく、各サンプ
ル時におけるバイアス電流Isの大きさを最適に制御し、
かつ自動化するためには、従来からも図中で一点鎖線で
囲って示したようなバイアス電流帰還制御回路30が用い
られる。つまり、サンプリングゲートJsに得られる電圧
波形Vsを増幅器31により増幅し、この電圧Vsから参照電
圧Vrを比較回路32により引き去って、積分回路33により
積分する。得られた直流電圧VmをクロックパルスCpに同
期したスイッチ34により当該電圧値Vmのパルス波形に
し、抵抗Rsを介することでサンプリングゲートJsにバイ
アス電流Is（＝Vm／Rs）を供給する。従って、参照電圧
Vrの大きさを調整すると、サンプリングゲートJsが電圧
状態になる確率を変えることができるので、このような
系において積分回路33の出力電圧Vmに基づきその時々の
バイアス電流Isを上述のIs＝Vm／Rsから算出して電流軸
Ｙとし、可変遅延線制御回路23からの遅延時間値を時間
軸Ｘとして、適当なる公知表示器26にてプロット表示す
れば、目的の被測定波形Iuを拡大された時間字軸上にて
復元、表示することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ジョセフソンサンプラ
の動作原理は上記の通りであるが、図５(A) 中に点線10
で囲って示すように、従来、ジョセフソンサンプラの多
くの構成要素、特に極短パルスIpの発生回路22、サンプ
リングゲートJs、バイアス電流帰還制御回路30等は、測
定対象である被測定回路11と同じ基板チップ10上に搭載
され、そのまま極低温環境下に置かれるようになってい
た。というのも、常温で動作する半導体デジタルサンプ
リング測定回路を用いると、極低温環境下と常温環境下
を接続する長い信号ケーブルにより高速信号が劣化し、
高精度な波形測定が困難になるからである。

【００１０】しかし、それがために、今度は別な制約が
生まれた。それは、被測定回路11がジョセフソンサンプ
ラを構成する各構成要素と同一の作製プロセスにより作
製されたものに限られると言うことである。例えばジョ
セフソンサンプラの構成要素がNbやNbNを電極に用いた
超伝導回路である場合、被測定回路11もそうしたNb系材
料を用いて構築されたものに限られる。そのため、昨今
では多くの研究機関で研究されている酸化物高温超伝導
体を電極に用いた回路については測定ができないか、極
めて困難だった。

【００１１】また、ジョセフソンサンプラの多くの構成
要素を被測定回路11と同じチップ上に構築せねばならな
いことは、ある意味で無駄でもある。被測定回路の各々
に全て、逐一、ジョセフソンサンプラを構築せねばなら
ないからである。

【００１２】図２〜４は被測定回路がストリップ線路で
ある場合のジョセフソンサンプラ測定系が示されてい
る。ただし、図５に即して既に説明した従来の構成に対
し、同じで良いか同様の構成要素には同一の符号を付し
てあり、特に改変を要さないものについては再度の説明
は省略する。また、図面を簡明にする意味から、図５に
示して説明したクロックパルス発振回路21とそれから周
期的な電源電流として与えられるクロックパルスCpは図
２〜４中では図示を省略し、図５中のトリガーパルス発
生回路24と可変遅延線回路25も図示を省略しており、ト
リガーパルス発生回路24の発生するトリガーパルスItu
と可変遅延線回路25の発生する遅延駆動パルスItp のみ
を図２〜４の各測定系に印加される信号として示してあ
る。なお、これら図示していないクロックパルス発振回
路21、トリガーパルス発生回路24、可変遅延線回路25の
どれか、あるいはいくつか、または全ては、要すれば直
ぐ後に述べる測定回路チップ40上に搭載しても良いが、
通常は常温環境下に置いて良い。

【００１３】さらに、図２〜４のいずれの測定系でも、
サンプリングゲートJsとしては既述した理由から望まし
い単段ジョセフソンゲートが用いられている。そして、
その臨界電流値Iso に対し、被測定回路11から得られる
被測定波形の電流値Iuと発生タイミングを微小時間幅で
ずらして当該被測定波形に重畳させられる極短パルスIp
の和は常に Iso＞（Iu＋Ip）となるように設定され、そ
の上で既述した電流帰還制御回路30により、バイアス電
流値Isを制御し、これら三つの電流Iu，Ip，Isが重畳的
に印加されるサンプリングゲートJsの状態を観測するこ
とでその時々のバイアス電流値Isに基づき被測定波形を
拡大した時間軸上で表示する。従って、バイアス電流帰
還制御回路30内の構成も図５に示した構成と同様であっ
て良く、外部からの参照電圧Vrも同様にして比較回路32
に印加すれば良いし、図示していないが積分回路33の出
力に基づき、図示しない表示器（図５中の表示器26）に
より測定波形を可視表示できる。この表示器26は、人が
視認するものである限り、常温環境下に置く。

【００１４】しかるに、まず図２の測定系では、被測定
回路11の搭載されている被測定回路チップ50と同じチッ
プの上には、ジョセフソンサンプラにあって極低温環境
下におくべき構成要素は搭載されていない。これら極低
温環境下に置くべき構成要素、図示の場合は極短パルス
Ipの発生回路22、後述する被測定波形の元となる波形を
発生する被測定パルス波形発生回路61、サンプリングゲ
ートJsとその周辺の抵抗Rs，Rp，Ru、バイアス電流帰還
制御回路30は、被測定回路チップ50とは別個独立の測定
回路チップ40上に搭載されている。そして、被測定回路
11とジョセフソンサンプラとの電気的な接続は、測定回
路チップ40上に設けられているボンディングパッド41,
・・・・と、被測定回路チップ50上に設けられている
ボンディングパッド51,・・・・とを公知のフリップチ
ップボンディング法に準拠し、例えば半田バンプ42,・
・・・を援用してなすようにしている。

【００１５】そのため、まず言えることは、ジョセフソ
ンサンプラと異なる作製プロセスで作製された被測定回
路11であっても、これを測定の対象とし得る。ジョセフ
ソンサンプラがNbないし NbN系材料で作られ、対して被
測定回路11が酸化物高温超伝導材料で作製されている場
合等も問題ない。また、ボンディングパッド接続部分を
取り外して使えば、いくつもの、あるいはまた何種類も
の被測定回路に対し、一つのジョセフソンサンプラを流
用することができる。

【００１６】さて、図２の回路では、被測定回路11は具
体的にはパルス信号を伝送するストリップ線路12となっ
ている。つまり、ここで予定している測定目的は、スト
リップ線路12の評価、パルス信号伝搬の観測である。こ
のように、信号線路そのものを評価したいことも実際に
は良くある。

【００１７】そのため、当該ストリップ線路12に入力す
る被測定波形の元となるパルス信号は、できるだけ幅の
狭い極短パルスの方が望ましいので、図２の場合には、
図５に即して説明したトリガーパルスItu の入力を受け
て駆動する被測定パルス波形発生回路61を新たに挿入
し、この回路61の発する極短パルスIuf を、被測定回路
であるストリップ線路12への入力信号波形としている。
一方、ジョセフソンゲートJsに重畳される極短パルスIp
もまた、既述したように尖鋭なものであることが望まし
い。これらパルス発生回路61，22には、できるだけ幅の
狭い極短パルスを発生する極短パルス発生器により構成
されていることが好ましい。

【００１８】図２中の被測定パルス波形発生回路61の発
したパルス信号Iuf は、ボンディング接続部（41，42，
51）を介し被測定回路チップ50上の被測定回路11である
ストリップ線路12の一端に入力され、ストリップ線路12
を経た被測定波形Iuは再びボンディング接続部（51，4
2，41）を介し測定回路チップ40上に戻り、被測定回路
側から見た負荷抵抗Ruを介してサンプリングゲートJsに
印加される。その一方で、既に説明したように、遅延駆
動パルスItp により駆動されるパルス発生回路22の発す
る極短パルスIpと、バイアス電流帰還制御回路30の発す
るバイアス電流IsもサンプリングゲートJsに印加され、
既述した手順でサンプリング測定が行われる。

【００１９】しかるに、この図２に示す測定系では、測
定回路チップ40上に搭載されている被測定パルス波形発
生回路61の発した被測定パルス波形Iuf は、ボンディン
グ接続部（41，42，51）を介し被測定回路11であるスト
リップ線路12の一端に入力されるだけではなく、被測定
回路チップ50上にてその一部が分岐されて、なるべく短
い短絡線路52を介した後、再度ボンディング接続部（5
1，42，41）を経てサンプリングゲートJsに印加される
ようになっている。このようにすると、ストリップ線路
12における信号伝搬の伝搬速度をも評価できる。

【００２０】また、図示の場合、測定回路チップ40と被
測定回路チップ50との間で信号が流れるボンディングパ
ッド対の間には、それぞれ接地路43として示した線路な
いしヴィアホールにより図示しないグランドプレーンに
接続されたボンディングパッド対が幾何的に介在してい
る。これは、ボンディングパッド接続部におけるインピ
ーダンスを低くするためで、信号の立ち上がりが 100ps
程度以下に速まってくると、このようなシールド用のボ
ンディングパッド部分を設けることの効果が大きくなっ
てくる。図示の場合にはさらに、信号線路の外側にも接
地路43で短絡されたシールド用ボンディングパッド対を
設けているが、これは本来のシールド効果の外、他の信
号線路が隣接して設けられる場合には、やはり同様に相
互干渉によるインピーダンスの上昇を抑える点で意味が
ある。

【００２１】ただし、ボンディングパッド41，51を介し
ての接続を図ると、当該ボンディングパッド部分の幾何
的面積が大きいことから、インピーダンスの上昇を招
き、インピーダンス不整合を生ずることもある。しか
し、そのような場合には、公知の考え方に従い、図中で
は代表的に一個所にしか示していないが、インピーダン
スマッチング用キャパシタンスCmを設ければ良い。この
キャパシタンスは、個別部品としてのキャパシタにより
得られるものであっても良いが、本出願人は既に、特願
平7-326923号（特開平9-167864号）にて、当該ボンディ
ングパッドの幾何的な面積を積極的にキャパシタンスと
して利用する工夫も開示しているので、この技術を使う
となお良い。

【００２２】また、信号伝搬速度評価のために被測定パ
ルス波形Iuf の一部を分岐的に流す短絡線路52を設けた
場合には特に、インピーダンスマッチングのために、当
該分岐線路である短絡線路52や、ストリップ線路12への
接続線路の一方または双方中に、マッチング抵抗Rm1,Rm
2 を設けた方が良いこともある。

【００２３】もちろん、このような接地路43で接地され
たボンディングパッド対を設ける構造や、インピーダン
スマッチングキャパシタCmやマッチング抵抗Rm1,Rm2(上
述のようにいずれか一方でも良い）を設ける構成は、後
述する図３，図４の測定系においても必要に応じ、同様
に適用できる。

【００２４】しかるに、上記の極短パルス発生器として
は、先に触れたように、サンプリングゲートJsに印加す
る極短パルスIpや、場合により用いるのが望ましい被測
定パルス波形発生回路61からの出力パルスIufを、文字
通りにパルス幅の十分短い尖鋭な波形のパルスとして出
力するものを用いるのが望ましい。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ジョセフソン
サンプリング回路に必要とされる、できるだけ幅の狭い
極短パルスの発生器として、四接合電流注入型のジョセ
フソンゲートの負荷抵抗の一端から当該ジョセフソンゲ
ートが電圧状態に遷移した時に当該負荷抵抗に流れる負
荷電流の一部を取出して負荷回路に供給する線路を設
け、この負荷回路への線路中に直列にジョセフソン接合
を設けて成る極短パルス発生器を提案する。

【００２６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の極短パルス発生器
の一実施例を示している。この実施例を参照して本発明
を説明する。その基本的な構成は一般に４ＪＬゲートと
略称されて極めて周知の四接合電流注入型ジョセフソン
ゲートを有して成っている。すなわち、超伝導閉ループ
中に四つのジョセフソン接合J1，J2，J3，J4があり、当
該閉ループにはゲート端子Tgからゲート抵抗Rgを介しゲ
ート電流（電源電流）Igの流れ込むノード（接続点）
と、接地（グランドプレーン）に接続するノードが設け
られ、これらノード対を境にして左右のブランチ（枝回
路）に分かたれている。一方のブランチ、図示の場合は
左ブランチに属する二つのジョセフソン接合J1，J2の間
に入力端子Tiからの入力信号電流Iiが流入し、当該流入
点と接地との間に設けられているジョセフソン接合J1に
は並列に入力抵抗Riが設けられている。

【００２７】これら左ブランチ中のジョセフソン接合J
1，J2の臨界電流値に対し、他方のブランチである右ブ
ランチ中の二つのジョセフソン接合J3，J4の臨界電流値
は、電流増幅率を高く取るために大きく取られ、一般に
は周知のように三倍程度に選ばれる。

【００２８】閉ループには並列に負荷抵抗RLが設けら
れ、これにより基本的な四接合電流注入型ジョセフソン
ゲートの基本構成が満足されるが、図示の極短パルス発
生器ではさらに、負荷抵抗RLのホット側端から取り出さ
れる出力端子Toへの出力線路中に、ジョセフソン接合J5
が介在している。そのため、この極短パルス発生器は、
次のような動作により目的の極短パルスを発生すること
ができる。

【００２９】ゲート臨界電流値の80〜90％の大きさの電
源電流Igが与えられている状態で、入力信号電流Iiとし
て既述のトリガーパルスItu か遅延駆動パルスItp が印
加されると、まずは入力抵抗Riに並列なジョセフソン接
合J2がこれら電流の相乗効果で電圧状態に遷移し、その
結果、次いでこれら電流は右ブランチ中のジョセフソン
接合J3，J4に流れ込み、これらを電圧状態にスイッチさ
せる。すると、右ブランチ中に流れていた電源電流Igは
逆方向となる入力信号電流Iiより大きいので、残ってい
るジョセフソン接合J1を介し入力抵抗Riに向けて流れ、
これを電圧状態に遷移させて、最終的に閉ループ全体を
電圧状態に遷移させ、電源電流Igは負荷抵抗RLの方に、
入力信号電流Iiは入力抵抗Riにのみ、流れる状態とな
る。

【００３０】この動作は周知の四接合電流注入型ジョセ
フソンゲートの基本動作であるが、図示の極短パルス発
生器では、負荷抵抗RLへの電流線路は分岐され、負荷抵
抗RLに流れる負荷電流（電圧状態に遷移した後の電源電
流Ig）の一部が追加のジョセフソン接合J5に流れるよう
になっている。そしてそのために、このジョセフソン接
合J5を介し出力端子Toに生ずる出力電流は極短パルスと
なる。すなわち、上述の基本動作によりゲートが全体と
して電圧状態に遷移した瞬間から、負荷抵抗RLに比して
出力端子Toに接続した負荷回路のインピーダンスの方を
適当に低く設定することで、最初は電源電流Igの殆どが
追加のジョセフソン接合J5を介し、出力電流として負荷
回路に流れ込む。

【００３１】しかし、経時的に見て上昇して行く出力電
流の大きさが追加のジョセフソン接合J5の臨界電流を越
えた瞬間に、当該ジョセフソン接合J5が電圧状態に遷移
して出力端子Toを介し負荷抵抗RLに並列な負荷回路に与
えられる出力電流が断たれ、電源電流Igは専ら負荷抵抗
RLにのみ流れるようになる。

【００３２】従って、本発明の極短パルス発生器を図２
中のパルス発生回路22として用いると出力パルスIpとし
て極短パルスが得られ、被測定パルス波形発生回路61と
して用いた場合には十分鋭い被測定パルス波形Iuf をス
トリップ線路12に入力させることができる。

【００３３】本発明者の実験例では、臨界電流密度10KA
/cm2のNb/AlOx/Nbジョセフソン接合を用い、ジョセフソ
ン接合J1，J2，J5の臨界電流値を 150μA,ジョセフソン
接合J3，J4のそれをその三倍の 450μA に設定し、入力
抵抗Riの値を 0.5Ω，出力負荷抵抗RLの値を 5Ω，ゲー
ト抵抗Rgの値を40Ωに設定して、波高値 200μA,半値幅
10ps程度の急峻なパルスを得るのに成功した。このよう
に、４ＪＬゲートの基本構成に対し、実質的にその出力
線路に直列に追加のジョセフソン接合J5を設けただけの
簡単な構成の割に、この極短パルス発生器は高い動作信
頼度で目的の極短パルスを発生させることができる。そ
して、この極短パルス発生器は、後述の他の測定系にお
いても用い得ることはもちろん、これ自体単独で、任意
のジョセフソン回路に利用することができる。

【００３４】なお、本発明のような極短パルス発生器を
用いる場合の外、他の構造の極短パルス発生器を用いる
場合であっても、図２中のパルス発生回路22や被測定パ
ルス波形発生回路61のグランドプレーンへの接地位置
と、サンプリングゲートJsの接地位置との間は、幾何的
になるべく離す方が望ましい。 100ps程度以下のパルス
信号を取扱うようになると、これらの接地位置が近い場
合、グランドプレーンを通じてのサンプリングゲートJs
への回り込みによる干渉が生じ、検出誤差の原因となる
こともあるからである。また、各部に供給する電源波形
は、複数のジョセフソン接合を直列接続して成る公知の
電圧レギュレータにより、安定化されているのが望まし
い。

【００３５】図３は本発明の極短パルス発生器を使用し
得る第二のサンプリング測定系を示している。これにつ
いては図２中の構成と異なる点にのみ説明し、他につい
てはこれまでの説明をそのまま援用できる。この点は、
後述の図４に示す第三のサンプリング測定系についても
同様である。

【００３６】図３の測定系では、被測定対象はストリッ
プ線路12を通過したパルス波形ではなく、ランプ波形で
ある。従って、トリガーパルスItu により駆動され、通
常のジョセフソンゲートにより構成できる被測定ランプ
波形発生回路62が用いられており、その出力は図３中に
模式的に示すようにランプ波形Iuf となる。

【００３７】さらにこの第二の測定系の場合、当該ラン
プ波形Iuf は第一、第二のゲート71，72に共に与えら
れ、第一ゲート71から出力された被測定ランプ波形Iuf
は測定回路チップ40と被測定回路チップ50との間の接続
部分である既述のボンディングパッド接続部（41，42，
51）を介してストリップ線路12に入力され、ストリップ
線路12を通過した被測定ランプ波形Iuは、再びボンディ
ングパッド接続部（51，42，41）を介し負荷抵抗Ru1 を
経てサンプリングゲートJsに印加される。

【００３８】一方で第二ゲート72から出力された被測定
ランプ波形Iuf は測定回路チップ40と被測定回路チップ
50との間の接続部分である既述のボンディングパッド接
続部（41，42，51）を介してできるだけ短い長さの短絡
線路52に入力され、当該線路を通過した被測定ランプ波
形Iuは再びボンディングパッド接続部（51，42，41）を
介し負荷抵抗Ru2 を経てサンプリングゲートJsに印加さ
れる。

【００３９】従って、第一、第二ゲート71，72の電源を
交互に切り替えることにより、ストリップ線路12を経た
場合と短絡線路52を経た場合の信号波形Iuを比較でき、
ストリップ線路伝搬特性のより詳しい評価が可能とな
る。

【００４０】図４に示す第三の測定系は、図３に示した
第二の測定系の更なる改良であって、主として異なる所
は、ボンディングパッド接続部（41，42，51）そのもの
の存在の影響をも評価できることである。

【００４１】すなわち、被測定ランプ波形発生回路62の
出力したランプ波形Iuf は第一、第二、第三のゲート7
1，72，73の全てに与えられ、第一ゲート71から出力さ
れた被測定ランプ波形Iuf は測定回路チップ40と被測定
回路チップ50との間の接続部分である既述のボンディン
グパッド接続部（41，42，51）を介してストリップ線路
12に入力され、ストリップ線路12を通過した被測定ラン
プ波形Iuは再びボンディングパッド接続部（51，42，4
1）を介し負荷抵抗Ru1 を経てサンプリングゲートJsに
印加される。

【００４２】一方で第二ゲート72から出力された被測定
ランプ波形Iuf は測定回路チップ40と被測定回路チップ
50との間の接続部分である既述のボンディングパッド接
続部（41，42，51）を介してできるだけ短い長さの短絡
線路52に入力され、当該線路を通過した被測定ランプ波
形Iuは再びボンディングパッド接続部（51，42，41）を
介し負荷抵抗Ru2 を経てサンプリングゲートJsに印加さ
れる。

【００４３】さらに、第三ゲート73からの被測定ランプ
波形Iuf はボンディングパッド接続部分を介することな
く、測定回路チップ40上にてのみ、所定の線路を経て負
荷抵抗Ru3 を介し、サンプリングゲートJsに印加され
る。従って、第一、第二、第三ゲート71，72，73の電源
を順繰りに切り替えて既述の手法でサンプリング測定す
れば、ストリップ線路12を経た場合と短絡線路52を経た
場合、さらにはボンディングパッド接続部分すら経ない
場合の各信号波形Iuを比較でき、ストリップ線路の伝搬
特性をさらに詳しく評価できるようになる。

【００４４】以上の各測定系においては、測定回路チッ
プ40と被測定回路チップ50との接続はフリップチップボ
ンディングによりなしていた。しかしこれに代えて、そ
れ自体は公知のワイヤボンディングによりなしても良
い。また、もちろんのことであるが、被測定回路11は、
図示のストリップ線路12に限ることはなく、例えば論理
回路等、任意のジョセフソン回路であって良い。

【００４５】

【発明の効果】本発明の極短パルス発生器によると、種
々の回路において必要となる極めてパルス幅の短い波形
を合理的、簡単な回路構成によって、高い動作信頼度で
得ることができる。これは、ジョセフソンサンプリング
測定系に使用し得ることは勿論、これ単独で任意のジョ
セフソン回路に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図である。

【図２】本発明を使用する第一のジョセフソンサンプ
リング測定系の概略図である。

【図３】本発明を使用する第二のジョセフソンサンプリ
ング測定系の概略図である。

【図４】本発明を使用する第三のジョセフソンサンプリ
ング測定系の概略図である。

【図５】従来におけるジョセフソンサンプリング測定系
の代表的一例の原理的構成図である。

【符号の説明】

12 ストリップ線路 22 パルス発生回路 40 測定回路チップ 61 被測定パルス波形発生回路 J1〜J4 四接合電流注入型ジョセフソンゲートのジョセ
フソン接合 RL 負荷抵抗 J5 ジョセフソン接合 Ip 極短パルス Iuf 被測定パルス発生回路61の出力パルス Ii 入力信号電流 Itu トリガーパルス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者仲川博茨城県つくば市梅園１丁目１番４工業技術院電子技術総合研究所内 (72)発明者佐藤弘茨城県つくば市梅園１丁目１番４工業技術院電子技術総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パルス幅の短い尖鋭な極短パルスの発生
器であって；四接合電流注入型のジョセフソンゲートの
負荷抵抗の一端から該ジョセフソンゲートが電圧状態に
遷移した時に該負荷抵抗に流れる負荷電流の一部を取出
して負荷回路に供給する線路を設け；該負荷回路への線
路中に直列にジョセフソン接合を設けたこと；を特徴と
する極短パルス発生器。