JP2008527732A - 積み重ねられた薄層状の超伝導素子を可変インダクタンスとして使用する方法，同素子を含んだデバイス及び同素子のコントロール方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、薄層の超伝導素子を可変インダクタンスとして用いる方法，そのような使用を可能にするデバイス及びそのような素子のインダクタンスをコントロールする方法を提供することを課題とする。
【解決手段】超伝導性誘導性素子は、交互に積み重ねられた電気絶縁材料と超伝導性材料とにより成る積層体を有している。この超伝導性誘導性素子のインダクタンスは、交流電流の一部としてそれを流れる電流の作用で変化し又は交流電流にスーパーインポーズされる直流電流をインジェクションすることにより変化する。

Description

本発明は、薄層状の超伝導体素子を可変インダクタンスとして使用する方法に関するものである。また、本発明は、そのような使用方法が実現されたデバイス並びにそのような素子のインダクタンスをコントロールするための方法に関するものである。

本発明は、電気工学又は電子工学の分野，電話通信の分野，アンテナ及び高周波部品の分野用の電気及び電子超伝導素子の領域に属するものである。これらの素子は、衛星中継によるテレビジョン及び通信の他に、医用画像処理，レーダー及び防衛電子工学並びに移動電話通信のために特に有用である。

薄いフィルムの超伝導誘導性素子は、一般に陰極スパッタリング又はパルスレーザーアブレーションの如き真空法によって超伝導フィルムを蒸着させることにより一般に製造され、そして、リソグラフ写真撮影によって少なくとも一つの渦巻（ｓｐｉｒａｌ ｔｕｒｎ）を区画する。この技術においては、デバイスのインダクタンスの値でデバイスの寸法が大きくなる。

実用的な具体例は、５巻きの巻き線を有するスパイラルコイルにより構成され、その外径は１５ｍｍで、０．３ｍｍの間隔を隔てて幅が０．４ｍｍのトラックを有し、２．１２μＨのインダクタンスを有している。この具体例は、パリ第１４大学において、１９９９年１２月１６日にジーン−クリストフィ ギネフリによって提出された「１．５テスラの画像技術ＲＭＮ用の超伝導性表面のミニチュアのためのアンテナ」と題する論文に記載されている。

上述した技術には、二つの主な欠点がある。
各誘導性素子の占める表面が重要であり、例えば、上記段落において述べた素子は、７００ｍｍ^２以上の表面を占めている。
その素子を回路中に一体化させる場合には、内側の巻き線の端を超伝導性ラインに接続させる必要性がしばしばある。

これは、巻線を蒸着及びエッチングした後に、ａ）第一の絶縁フィルムを蒸着及びエッチングし、ｂ）その第一のフィルムの特性と類似した特性を有する第二の超伝導性フィルムを第一のフィルムの上に蒸着してエッチングするという複雑な方法を必要とする。この後者の工程は、コントロールするのが難しい技術である、エピタキシャル再成長を生じさせる必要があるので、特に細心の注意を必要とする。重なった薄層のコイルを蒸着させるための他の方法があるが、この方法にも上述したのと同一の製造上の問題がある。

他方、これらの技術では、回路又は電気或いは電子デバイス中に一旦インプラントされると、インダクタンス特性が簡単に変化し易い誘導性素子を得ることができない。

そこで、インプラント後にインダクタンスを変えることの可能な誘導性素子を入手できること、例えば、そのような素子を有する機器内での較正（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ），測定及びチューニング又は調整を行うことが非常に有益である。

これを達成するための公知のデバイス又は方法は、機械的な処置によってジオメトリーを修正することによりインダクタンスをチューニング又は調整することが頻繁に行われている。これは、例えば、特許文献１に開示されているようにコイルの内部に配置されたフェライトコアの位置、或いは、共振回路の場合に特許文献２に記載されているように二つの誘電体部品の間の金属電極の位置を調整又は訂正することを含んでいる。また、それは、特許文献３によって教示されているように、薄層で蒸着されたメアンダー（ｍｅａｎｄｅｒ）を構成している伝導性トラック上のコンタクトをシフトさせることを含んでいる。

また、特許文献４において提案されているように、例えば、得られる数値及び製造の複雑さの点において明らかに限界のある、公知のインダクタンスを有する或る数のサブコンポーネントを電気的或いは電子的接続によって結合することもできる。

別の方法が、特許文献５によって提案されており、この方法は、コイルのコアの磁気飽和の程度を可変電流によってコントロールするというものである。制約と、関連する周波数が許す場合には、半導体材に関する周波数バリエーションによってインダクタンスを調整することも可能である（特許文献６に記載のＭＥＳＦＥＴ ＧａＡｓ技術）。然しながら、この種の解決策は、あらゆる場合に適用することができず、或る限度を越えて小型化させることが必ずしもできない。

公知の解決策では、得られた素子は水に晒される。それらの素子は、取るに足らない寸法ではないことが多い。また、周波数の範囲及び（又は）有用な性能に関して限界がある。更に、それらは、工業的且つ低コストで作り出される回路に作り出すことが困難な場合が多い。
米国特許第４，５５８，２９５号 米国特許第６，５５６，４１５号 米国特許出願公開２００２／０１９０８３５ 米国特許第５，８７２，４８９号 米国特許第５，４２６，４０９号 米国特許第６，２１１，７５３号

本発明の目的は、これらの不都合を全体的に又は部分的に解消することにある。
２００３年７月２８日付け出願のフランス特許出願第０３０９２１２号において、本発明の発明者は、小型化及び統合化のみならずインダクタンス値の点においても良好な性能を有する、薄層が重ねられた誘導性超伝導素子の製造方法を提案した。

この誘導性超伝導素子は、少なくとも二つの端子を有し、これらの端子の少なくとも一方と統合した少なくとも一つのライン・セグメントを含んでいて、このライン・セグメントは、交互に積み重ねられた超伝導性フィルムと絶縁性フィルムの積層体内で伝導性又は超伝導性層を構成している。

詳述すると、このライン・セグメントは、素子を貫通している超伝導性ラインより成るものであってもよく、その上にこの積層体を蒸着してもよい。

発明者は、この種の素子の開発及び試験中に、或る条件下で、この素子を流れる電流の強さが変化した時にインダクタンスが変化するという誘導反応を観察した。

本発明は、少なくとも二つの端子を有し、これらの端子の少なくとも一方と統合した少なくとも一つのライン・セグメントを含み、そこにおいて、そのライン・セグメントが、交互に積み重ねられた超伝導性フィルムと絶縁性フィルムの積層体内で伝導性又は超伝導性層を構成している、誘導性超伝導性素子を、流れる電流の作用で可変なインダクタンスを有する素子として用いることを目的とする。

同様の趣旨で、本発明は、少なくとも二つの端子を有し、これらの端子の少なくとも一方と統合した少なくとも一つのライン・セグメントを含み、そこにおいて、そのライン・セグメントが、交互に積み重ねられた超伝導性フィルムと絶縁性フィルムの積層体内で伝導性又は超伝導性層を構成し、流れる電流の作用で可変なインダクタンスを有する超伝導性誘導性素子を少なくとも一つ有する電子デバイスを提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に依れば、超伝導性誘導性素子のインダクタンスの値を、同素子を流れる直流電流に作用する電流コントロール手段によって修正又はコントロールする使用方法が提供される。

本発明は、少なくとも二つの端子を有し、これらの端子の少なくとも一方と統合した少なくとも一つのライン・セグメントを含み、そこにおいて、そのライン・セグメントが、交互に積み重ねられた超伝導性フィルムと絶縁性フィルムの積層体内で伝導性又は超伝導性層を構成している誘導性超伝導性素子のインダクタンスをコントロールする方法を特に提供するものである。この素子は、交流電圧又は交流電流に晒され、この方法は、同超伝導性誘導性素子を流れる交流電流をスーパーインポーズすることで、ほぼ連続したコントロール電流をインジェクションすることを含んでいる。

この実施形態においては、本発明によるデバイスは、交流電流が流れる少なくとも一つの超伝導性誘導性素子を有している。また、このデバイスは、同超伝導性誘導性素子のインダクタンスの値をコントロール又は修正するための手段を有し、この手段は、同超伝導性誘導性素子を流れて交流電流にスーパーインポーズされる直流電流の強さに影響される。

そのようなデバイスにおいては、超伝導性誘導性素子は、少なくとも一つの特性が同超伝導性誘導性素子のインダクタンスを修正することにより修正されるようになる周波数フィルタリングを齎す電子回路中に用いることができる。

また、その超伝導性誘導性素子は、少なくとも一つの特性が同超伝導性誘導性素子のインダクタンスを修正することにより修正されるようになる遅延線を生み出す電子回路中に用いることもできる。

詳述すると、超伝導性誘導性素子は、少なくとも一つの特性が同超伝導性誘導性素子のインダクタンスを修正することによりコントロール又は修正されるようになる、超伝導性薄フィルムから作られたアンテナを生み出す電子回路中において用いることができる。

また、本発明は、少なくとも一つの遅延線を持った電子回路を夫々有する複数のアンテナを含んだ移相レーダーデバイスを提供するものであり、それら遅延線は、アンテナの各々が近傍のアンテナの相と比較してずれた相の信号を送受信するように配置され、この構成は、超伝導性誘導性素子のインダクタンスを修正することによりコントロールされる。

更に、多くの分野においては、交流電流を活用する一つ又はそれ以上のウェーブの或る特性を修正する有用な方法、特に、そのウェーブの成分がデーターを含んだ信号を示すものである場合に、ウエーブのその成分を処理する有益な方法を確保することが有用である。

本発明の別の目的は、新たな電子処理法を生み出すために、又は、最新の技術において非常に異なった態様で又は別のタイプの素子で実施されている電子処理法を新たな態様で実施するために、インダクタンスのバリエーションを利用することを目的とする。

本発明の第二の実施形態に依れば、本発明は、超伝導誘導性素子を少なくとも一つのウェーブを構成している脈動電圧又は電流に晒す使用方法を提供することを目的とし、その素子は、ウェーブの一周期中に変化する誘導反応で電圧又は電流に反応する。このバリエーションは、このウェーブの少なくとも一つの特性を修正させる。

この実施形態においては、本発明によるデバイスは、少なくとも一つのウェーブを構成している脈動電圧又は電流に晒される少なくとも一つの超伝導誘導性素子を含んでいる。この素子は、ウエーブの一周期中に電圧又は電流に反応する。このバリエーションは、このウェーブの少なくとも一つの特性を修正させる。

詳述すると、本発明は、周波数ミキサーを作り出すための使用方法及びその方法を実現させるデバイスを提供することを目的とする。

このミキサーにおいては、少なくとも一つの超伝導性誘導性素子が、一方で、高周波である第一の周波数の入力信号と呼ばれる信号を構成している少なくとも一つの第一成分を有する入力ウェーブに晒され、他方で、高周波に近い振動周波数（ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）のレギュラーウエーブに晒される。

超伝導性誘導性素子の誘導反応によって、振動周波数によって減じられた高周波数に略等しい低周波数である第二の周波数の少なくとも一つの第二脈動成分を含んだ出力ウェーブが生み出される。第二の成分は、入力信号に左右される出力信号を構成している。

本発明の一つの特徴に依れば、そのようなミキサーは、発振器素子と並列に取り付けられた少なくとも一つの超伝導性誘導性素子を含んでいる。

本発明の別の特徴に依れば、ミキサーは、並列な少なくとも一つの発振器素子と、下流に直列に取り付けられた超伝導性誘導性素子を有し、それの出力に少なくとも一つの容量性・誘導性組立体が接続されて、低域フィルタを作り出している。

また、本発明は、そのようなミキサーを有して電磁信号のヘルツ伝送（Ｈｅｒｔｚｉａｎ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）を受信するシステムを提供することを目的とする。

同様の趣旨で、本発明は、周波数変調器を作り出すための使用方法と、その方法を実現するデバイスを提供することを目的とする。

この変調器においては、少なくとも一つの超伝導性誘導性素子が、一方で、低周波数である第一の周波数の入力信号を構成している少なくとも一つの成分を有する入力ウェーブに晒され、他方で、振動周波数のレギュラーウェーブに晒される。

超伝導性誘導性素子の誘導反応によって、低周波数と振動周波数との合計に略等しい高周波数の第二周波数の少なくとも一つの第二脈動成分を含んだ出力ウェーブを発生させる。その第二成分は、入力信号に左右される出力信号を構成している。

本発明の一つの特徴に依れば、そのような変調器は、並列な少なくとも一つの発振器と、下流に直列に取り付けられた超伝導性誘導性素子を含み、それの出力に少なくとも一つの容量性・誘導性組立体が接続されて、高域フィルタを作り出している。

本発明は、そのような変調器を有して電磁信号のヘルツ伝送を受信するシステムを提供することを目的とする。

こうして、本発明は、これらのデバイスの少なくとも一つを利用した、視聴覚ブロードキャスティングシステム又は通信システム又は衛星システムを提供することを目的とする。

本発明の他の利点及び特徴については、限定的でない実施形態についての後述する詳細な説明及び添付図面を参照することにより明らかになるであろう。

本発明による素子及び同素子の製造方法において用いられている原理は、図１を参照すると基板Ｓ上に、又は、超伝導性ラインＬＳ上に、蒸着されて、交互に積層された超伝導性薄フィルム又は薄層Ｃ１と絶縁性薄フィルム又は薄層Ｃ２とにより成る積層体Ｅを含んでいる。フィルムＣ２については、絶縁性で、二つの隣接した超伝導性フィルムＣ１を直接に接触させる危険性のある何らかの成長欠陥をコントロールすることができるものであることが重要である。この積層体Ｅは、特に高性能素子を得ることを可能にする、なかんずく、インダクタンスの値が、素子の寸法と比較して非常の高いので、そのような高性能な素子を確保することを可能にする。

この素子が電流Ｉ_ＡＣ又は交流又は過渡電圧を受けた時における素子の誘導反応において、この原理は、素子に所定の直流電流ＩＤＣを流すことによって誘導反応を修正することを含んでいる。

この直流電流ＩＤＣの値をコントロールすることによって、この素子ために得られるインダクタンスの値をコントロールすることができる。

こうして、所望の値のインダクタンス、又は、条件に従ってコントロールすることの可能なインダクタンスを有する素子を製造することができる。

また、電流を流して検出又は測定することにより、又は、検出される一つ又はそれ以上の物理的化学的変数（ｐｈｙｓｉｃｏ−ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｒｉａｂｌｅｓ）によって、インダクタンスの値を修正することが可能で、必然的にそのような電流のバリエーションを伴う、素子を製造することもできる。

本発明の好ましい実施形態においては、積層体Ｅを作るために蒸着される第一のフィルムは、図１に示したように絶縁している。

誘導性素子の超伝導性回路への統合は、当業者によく知られた薄フィルムの蒸着技術、例えば、レーザー・アブレーション，無線周波数陰極スパッタリング，真空蒸着，化学気相成長法及び一般的な方法で薄層を得ることを可能にする何らかの蒸着技術を用いて、図２ａ及び図２ｂに示したように実施することができる。

本発明に係る方法で図２ａ及び図２ｂに示した実施形態に対応する実施形態においては、基板Ｓ上に蒸着されて一旦エッチングされた超伝導性フィルムＬ１が、誘導性積層体Ｅが載置されるようになっている超伝導性ラインＬＳを構成するものであることを銘記すべきである。

限定的でないものとして提案される本発明よる特定の実施形態においては、超伝導性フィルムのために選択された材料は化合物ＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７−δであり、絶縁性フィルムのために選択された材料は化合物ＬａＡｌＯ_３である。超伝導性フィルムの厚みは１０ｎｍ（１０^−８ｍ）であり、絶縁性フィルムの厚みは４ｎｍ（１０^−９ｍ）である。１４対のフィルムが蒸着されている。

蒸着後に、図３ａに示したようなパターンを得るためにフィルムをエッチングする。このパターンにおいては、金属化接点Ｉ１，Ｉ２が、電流をサンプル内に導入させるのを可能にし、且つ、パターンのブリッジと呼ばれる中央の構成要素の端子において電圧Ｖ１，Ｖ２を測定することを可能にする。限定的でない実施形態においては、ブリッジの寸法は、１０μｍ×２０μｍである。然しながら、インダクタンスの値の修正は、同じ形状のパターンで得られるが、図示のパターンと寸法的に又は形状的に相違したパターンでも得られる。

本発明による超伝導性誘導性素子のサンプルの特質を明らかにするために用いられる図４に示した測定装置は、接点Ｉ１，Ｉ２を介して抵抗Ｒ及びサンプルＥｃｈを流れる可変電流ｌ（ｔ）を、時を超過して発生させるＧＢＦジェネレータを有している。抵抗Ｒの端子における電位差は、差動増幅器ＡＩによって増幅されて、オシロスコープＯｓｃの入力ＹＩに送られる。それは、サンプルを流れる電流の強さｌ（ｔ）を知ることを可能にする。サンプルの端子における電位差は、Ｖ１，Ｖ２において捉えられ、増幅器Ａｖによって増幅されて、オシロスコープＯｓｃの入力Ｙｖに送られる。

図５は、サンプルが３７Ｋの温度にある時にＹｌ，Ｙｖにおいて受信された信号を示した図である。この場合に、サンプルを液状ヘリウム低温保持装置内に置いたが、確保するために研究されたサンプルの臨界温度より低い温度にすることを可能にするその他の何らかの方法が適している。

ジェネレータは、１０００Ｈｚの周波数の鋸歯電流を発生させる。電流ｌ（ｔ）の値については、直接図示した。Ｖ１とＶ２の間の電位差Ｖ（ｔ）は、方形のウェーブ形状を有し、それは、Ｖ（ｔ）が、時間との関係でｌ（ｔ）の導関数と比例していることを示すものであることが分かる。この特性は、サンプルが実際に誘導性素子のように作動するものであることを示している。図６は、両方の場合に、１０μＡに等しいピーク電流値について７００Ｈｚと２ＫＨｚで測定された信号Ｖ（ｔ）を示している。この図においては、実線は周波数Ｆ＝７００Ｈｚの電流に関してプロットされた電圧を示し、破線は周波数Ｆ＝２０００Ｈｚの電流に関してプロットされた電圧を示めしている。

得られた信号の振幅の比率が付加された周波数の比率内にあることが分かり、これは誘導性素子の特徴を示している。

図６に示した結果から、本発明により製造された素子のインダクタンスが５３５μＨ±１０μＨに等しいことが演繹される。試験された素子の全てがそのような高いインダクタンスを示すものではなかったが、茲に提案された形態と同一の形態の素子によって約数十マイクロヘンリーの値が共通に得られた。

図９において、電流Ｉ_ＡＣの強さが絶対値において増加した時にスタッドＶ１とＶ２の間で測定された電圧Ｖの絶対値が減少することが理解されるであろう。この減少は、電流Ｉ_ＡＣがそれの相の一つ内において強さが増大した時に試験デバイスのインダクタンスが減少することに相当する。

図１０においては、１０ｋＨｚの周波数の鋸歯交流電流Ｉ_ＡＣの周期中で超伝導状態中にスタッドＶ１とＶ２の間で測定された電位差Ｖが示されている。この電位差Ｖは、試験デバイスを流れ又は流れない直流電流Ｉ_ＤＣによって三つの異なった曲線で示されている。

これらの曲線のうちの第一の曲線は、Ｉ_ＤＣ＝０、即ち、純粋な交流電流での状態を示し、且つ、試験デバイスの誘導反応を示している。同図において、同じ試験デバイスに関して、電圧Ｖの第二の曲線は、交流電流Ｉ_ＡＣの周波数との関係で連続していると看做すことができる、スーパーインポーズされた電流Ｉ_ＤＣ＝５μＡ（マイクロアンペア）によって得られる。この第二の曲線は、交流電流だけで得られる曲線と比較して、より低いインダクタンスを示している。ＩＤＣ＝１０μＡ（マイクロアンペア）である、より高いスーパーインポーズされた直流電流で、電圧Ｖの第三の曲線は、第一及び第二の曲線よりも低い、同じ試験デバイスのインダクタンスを示している。

図１１は、０．５μＡ，＋１０μＡ及び−１０μＡ（マイクロアンペア）の値を取るスーパーインポーズされた直流電流Ｉ_ＤＣの値に関して、１００Ｈｚと１０ｋＨｚの間の周波数範囲に亘った試験デバイスのインダクタンスの測定値を示している。この周波数範囲の全体に亘って、直流電流Ｉ_ＤＣの強さが増大した時にインダクタンスの値が低下し、それが電流Ｉ_ＤＣの両方向において見られることが分かるであろう。詳述すると、インダクタンスが略一定、即ち、１ｋＨｚと１０ｋＨｚの間である場合における周波数範囲に亘って、このインダクタンスは、スーパーインポーズされた直流電流Ｉ_ＤＣの強さで減少するものとして現れる。

それ故、本発明に依れば、誘導性素子を流れる電流の作用で変化可能なインダクタンスを有する誘導性素子が提供される。

そのような超伝導性誘導性素子を流れるコントロールされた直流電流を発生させることにより、その素子が反応する対応の交流信号をインダクタンスの値でコントロールすることができる。

従って、本発明に依れば、誘導性素子を流れる電流をコントロールすることにより調整又はチューニング可能な誘導性素子が提供される。

更に、交流電流が同素子に流れた時にそれを通過する電流の瞬間の強さが、各周期中に変化する。図９に示したように、素子のインダクタンスも各周期中に変化する。

特に、この交流電流が一つ又はそれ以上の信号を有するウェーブに相当する場合には、一周期中のインダクタンスのこのバリエーションによって素子の端子に交流電圧を生じさせ、それは、交流電流が有する信号の修正された信号を示す。一般的な誘導反応に関しては、発生した電圧は、素子を流れる電流の時間との関係で誘導体（ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）である。この場合に、発生した電圧は、この誘導体の修正されたイメージであり、それ故、入力信号の修正されたバージョンを示す。従って、本発明に依れば、信号修正又は処理のための誘導性素子も得られる。

本発明に係る方法によって得られる超伝導性誘導性素子は、レーダー及び防衛電子工学の他に、電気工学又は電子工学，電話通信，アンテナ及び高周波素子、特に医用画像処理の分野において適用することができる。

第一の適用例においては、超伝導性誘導性素子はアンテナ装置において実現される。幾つかのケースにおいては、例えば、磁気共鳴断層撮影装置（ＭＲＩ）による医用表面画像においては、同調アンテナが用いられる。そのアンテナが有している誘導性素子の少なくとも一つのインダクタンスをチューニングすることによりアンテナをチューニングすることができる。アンテナの能力に関連する重要なパラメータは、インダクタンスに比例するＱファクターである。超伝導性アンテナは、それのオーム抵抗が非常に低いので、このファクターを増大させることができる。茲に記載した種類のデバイスをアンテナ回路中に含めることにより、Ｑファクターを増大させることが考えられる。

特に有益な場合は、アンテナ自体が薄い超伝導性フィルムから作られている場合である。

他の適用例においては、超伝導性誘導性素子が遅延線において用いられている。遅延線は、全ての電子工学分野において一般に用いられている。遅延線が取ることの可能な最も簡単な形態が図７に示されている。

インダクタンスＬとキャパシタＣが回路中に存在することにより、電圧Ｖと電流Ｉとの間に位相差が生ずる。使用の一例は、固定されたアンテナ装置で周囲のスペースを探査することを可能にする移相レーダーである。そのような装置の概略が図８に示されている。この装置においては、電流Ｉを流す主ラインが個別のアンテナに接続されている。各アンテナは、その回路中に遅延線を含んでいる。その結果、各アンテナは、近くのアンテナの相に対してずれた相の信号を送受信する。この移相を変えることにより、送られる放射の方向が変えられる。防衛電子工学においては、電子回路中に超伝導性素子を導入することに関して、長い間、特に、レーダー、より一般的には防御手段について研究がなされている。高いインダクタンスを有して寸法が小さい素子が存在すること及びその素子の製造方法が回路の支持台について採用されている方法に類似した方法を利用するものであることは、この分野においては重要な技術的改革である。

このような適用においては、本発明による素子が使用中に同調可能であるので、この素子は、それを含んでいるデバイスの特徴及び作用を修正するために有効に使用することができる。例えば、複合アンテナ及び（又は）能動型アンテナの特性を、それを構成している個々のアンテナ素子の遅延線におけるインダクタンスを全体的に又は区別してチューニングすることにより修正又は較正することが一例として挙げられる。

本発明による同調可能な超伝導性誘導性素子を含んだそのような個々のアンテナ又は複合アンテナによるチューニングの可能性は、医用画像処理の分野での重大な発展を可能にする。例えば、ＭＲＩによる画像処理のために、そのようなアンテナを使用すると、付加される磁場の様々な値で、画像を作り出すことを可能にする。これにより、得られた画像の質の最適化についての自由度が広がる。

そのような高機能で簡単に統合させられる誘導性素子は、特に、例えば、高域，低域又は帯域のような全てのタイプのフィルター機能を発揮させるために一般的な態様で殆どの一般的な電子工学分野において用いることができる。こうして、非常に一体化され及び（又は）小型化されたフィルターを提供することが可能になる。

本発明による素子を使用することにより、実際に、小さな寸法の回路中に高い値のインダクタンスを一体化させることが可能になる。

高域及び低域フィルターについて図１２及び１３に示されているように、本発明による可変インダクタンスＬ_Ｖを用いて出力電圧Ｖ_ｏｕｔを得るために、入力電圧Ｖ_ｉｎを同調可能な態様でフィルタリングすることが可能である。この例に示されているように、本発明による誘導性素子を使用すると、集積回路中にキャパシタ（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）と誘導性素子のみを有するフィルターを作り出すことができ、これは、キャパシタと抵抗で組立てられたフィルターと比較して無駄が少ない。

一ウェーブ周期内のインダクタンスのバリエーションを利用することにより、ミキサーと呼ばれるタイプの電子デバイスを作り出すために本発明による素子を有益に使用することができ、また、特に、本発明に係る素子をヘテロダイン検出において用いることができる。

ミキサーは、検出される信号を有するｆ_２＝ｆ_１−ｆ_０の周波数のウェーブを確保するために周波数ｆ_０、例えば、１０ＧＨｚの周波数ｆ０のウェーブを発生させる発振器を用いて、例えば１２ＧＨｚの或る周波数ｆ_１のウェーブを処理するために頻繁に用いられる。一般的に、そのようなミキサーは、直接テレビジョン衛星から受信する１２ＧＨｚの信号をデコードして、その信号から、同軸ケーブルによって復調器に送られる２ＧＨｚの隣接周波数の信号を抽出するために、受信アンテナの近くに用いられる。

最先端の技術においては、ミキサーは、一般に、嵩張って高価で脆い個別半導体素子を用いて作られ、又は、例えば、エネルギーの消散が高く又は高い信号レベルが要求されるというような或る欠点を有する、例えば、ダイオードの如き非直線型素子を用いて作られている。

図１４は、そのようなダイオードミキサーを概略的に示している。

一例として、図１５は、簡単な態様でミキサー機能を発揮させれるために用いられる本発明に係る可変誘導性素子を概略的に示している。周波数ｆ_０で局部発振器によって出力される電流ｉ_０で検出される周波数ｆ_１の電流が、本発明による可変インダクタンス素子Ｌ_Ｖ１を介して送られる。本発明による素子Ｌ_Ｖ１のインダクタンスの値は、パラメータｉ_１＋ｉ_０のファンクションに従って、受けた電流に左右される。詳述すると、或る条件下で、例えば、或る周波数帯に亘って、このファンクションは、異なったタイプの測定法、例えば、図９及び１０に示した測定法に類似の測定法によって決定することの可能な係数αを有する関係の形式で表すことができる。そのような関係は、次の形式で表現することができる。
［式１］ Ｌ_Ｖ＝Ｌ_０−α．（ｉ_１＋ｉ_０）
この式において、Ｌ_０は、スーパーインポーズされた直流電流Ｉ_ＤＣが零である時の素子のインダクタンスの値である。

特に、発振器によって出力されるローカル電流ｉ_０の振幅が非常に大きい場合には、この関係は次の形式の関係に相当する。
［式２］ Ｌ_Ｖ＝Ｌ_０−α．ｉ_０

これらの条件下で、入力信号がサイン曲線を描くものである場合には、出力電圧Ｖは、ｆ_２＝ｆ_１−ｆ_０の周波数で波を打ち且つ入力信号に左右される成分Ｖ_ｆ２を含んでいる。

この周波数成分ｆ_１−ｆ_０は、次の形式を有している。
［式３］ Ｖ_ｆ２＝π．α．ｉ_０．ｉ_１．ｆ_１．ｓｉｎ［２π（ｆ_０−ｆ_１）ｔ＋Φ］
この式において、Φは、発振器の相に相対する入力信号の相である。この関係は、本発明による可変誘導性素子が実際にミキサーのように機能していることを示している。

図１６は、本発明による可変インダクタンスを用いたミキサーの模式図であり、同ミキサーは、発振器Ｏｓｃによって出力されｆ_１に近い周波数ｆ_０のウェーブを用いることにより、ｆ_１の周波数の信号Ｓ１から周波数ｆ_２の信号を抽出する。この場合に、ｆ_２＝ｆ_１−ｆ_０の関係にある。この作用は、例えば、受信アンテナから発信される信号Ｓ１からそれを抽出することにより信号Ｓ２を得るために利用することができる。図１５のものと比較すると、図１６のものは、キャパシタＣと誘導コイルＬＡとを含んで可変インダクタンスの出力のところで低域フィルターを構成している。このフィルターが存在することにより、出力のところで、ｆ_２＝ｆ_１−ｆ_０の周波数の信号Ｓ２を隔離することが可能になり、そのようなフィルターの存在は、この種のミキサーを信号処理デバイス中に組み込むために有益であり又は必要でもある。

本発明による同調誘導性素子は、変調器を含んだデバイスを製造するために有益に利用することもできる。変調器は、一般に、ｆ_１に近い周波数ｆ_０のウェーブを付加することにより比較的低い周波数ｆ_２の成分信号Ｓ２から高い周波数ｆ_１の信号を得るために用いられる。

変調器は、先端技術の分野において知られており、嵩張り高価で脆い個別半導体素子を用いて一般に製造され、又は、エネルギーの消散のような欠点を有する非直線型素子を用いて一般に製造されている。図１７と図１８は、ダイオード（図１７）とトランジスタ（図１８）を夫々用いて製造された変調器の概略図を示している。

図１９は、周波数ｆ_２の信号を、例えば、送信する前に信号Ｓ２をコード化するために用いることのできる、発振器Ｏｓｃによって出力される周波数ｆ_０のウェーブとミックスさせるために、本発明による可変インダクタンスを用いたミキサーを模式的に示したものである。詳述すると、周波数ｆ_０が明らかに周波数ｆ_２よりも高い場合に、可変インダクタンスＬ_Ｖ２が、誘導コイルＬＡとキャパシタＣとにより構成された高域フィルター組立体によってフィルタリングされる信号となるミキシングを実行する。このフィルタリングだけで、周波数ｆ_１の脈動成分Ｖ_ｆ１が通過することを許容する。この場合に、ｆ_１＝ｆ_２＋ｆ_０の関係にある。

上述した実施形態において、可変な又はコントロールされるものとして記述されていないインダクタンスについても、確保されるデバイスを規格化し、例えば、コスト，信頼性，性能又は大きさの点において、本発明から得られる利点を維持又は向上させるために、超伝導性誘導性素子の形態で製造することができることは勿論である。

これら全ての実施形態及び茲に記載されていないその他の実施形態においても、本発明に従った電流によるコントロールによって、特に、機能及びチューニングの大半を全体として電子的にコントロールすることができる。そのようなコントロールによって、現在の最新技術と比較して新規な特徴と性能を提供すると共に、当該デバイスのデザインに関する融通性をより高めることができる。

同様に、超伝導性薄層の形態のこれら素子を製造することにより、より大きなスケールの集積のみならず、より顕著な小型化を可能にする。これは、無駄の少ないシステムのデザイン，システムにおける部品数の増加並びにパワーの向上及び（又は）嵩の減少を可能にさせる。その集積は、そのようなデバイスの信頼性及び再現性を向上させ、その製造コストを低減させる。

勿論、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない程度に、上述した実施形態に様々な調整を加えることができる。従って、絶縁フィルム及び超伝導性フィルムの数は、夫々、上述した例におけるそれらの数に限定されない。更に、超伝導性誘導性素子の表面のみならず、それらの寸法も、それら素子の特定の適用の作用として決定される。加えて、超伝導性フィルムと絶縁フィルムは、適用のために要求される物理的条件を満足させるものであることを条件として、上述した実施形態において提案されている化合物以外の化合物から作ることができる。

誘導性素子を提供するために基板Ｓ上に交互に積層された超伝導性層Ｃ１と絶縁性層Ｃ２とから成る積層体Ｅを示した図である。 交互に積層された超伝導性フィルムＣ１と絶縁性フィルムＣ２とにより構成された誘導性素子を組み込んだ超伝導性ラインＬＳの平面図である。 交互に積層された超伝導性フィルムＣ１と絶縁性フィルムＣ２より成る誘導性素子Ｅを組み込んだ超伝導性ラインＬＳの断面図である。 薄層の誘導性素子を収容したブリッジの位置に加えて、引込み線Ｉ１，Ｉ２の位置及びブリッジの端子における電位差を測定するためのスタッドＶ１，Ｖ２を示した試験用のパターンの図である。 図３ａの試験パターンを作るために用いたフォトリソグラフィ・マスクを示した図である。 本発明による超伝導性誘導性素子の特徴を明らかにするために用いた測定装置を示した図である。 周波数１０００Ｈｚの鋸歯電流（破線）がサンプルを流れた時にプロットＶ１とＶ２の間で測定された電位差（実線）を示した図である。 Ｉｍａｘ＝１０マイクロアンペアの同じ振幅で異なった周波数の二つの鋸歯電流がサンプルを流れた時にプロットＶ１とＶ２の間で測定された電位差を比較するための図である。 本発明による超伝導性誘導性素子を実現する遅延線を示した図である。 そのような遅延線を用いた移相アンテナの概略図である。 ２ｋＨｚの交流電流Ｉ_ＡＣの一周期中にスタッド１１と１２の間を流れる電流の関係でスタッド１１と１２の間で測定された電位差の値を示した曲線を示す図である。 直流電流Ｉ_ＤＣがサンプルを流れて、この直流電流の強さが０Ａ，５μＡ及び１０μＡに夫々等しい場合に、周波数１０ｋＨｚの鋸歯交流電流Ｉ_ＡＣ（破線）がサンプルを流れた時に、時間の関係でスタッドＶ１とＶ２の間で測定された電位差の値を示した曲線を示す図である。 周波数に従ったインダクタンスの値及び０Ａ（四角），５μＡ（丸）１０μＡ（頂点が上方に向いた三角形）及び−１０μＡ（頂点が下方に向いた三角形）に等しい直流電流Ｉ_ＤＣの強さの値を示した図である。 本発明による同調高域通過フィルタの概略図である。 本発明による同調低域通過フィルタの概略図である。 ダイオードを用いた、従来技術によるヘテロダインミキサーの概略図である。 本発明によるヘテロダインミキサーの概略図である。 本発明によるヘテロダインミキサーの概略図である。 ダイオードに基づいた、従来技術による変調器の概略図である。 トランジスタに基づいた、従来技術による変調器の概略図である。 本発明による変調器の概略図である。

Claims (21)

1. 少なくとも二つの端子と、それら端子と協働し、それら端子の少なくとも一方と統合された少なくとも一つのラインセグメントとを有する超伝導性誘導性素子を、流れる電流の作用である可変インダクタンスを有する素子として用いる使用方法であって、前記ラインセグメントが、交互に重ねられた超伝導性フィルム（Ｃ１）と絶縁性フィルム（Ｃ２）とにより成る積層体（Ｅ）内において、伝導性又は超伝導性層を構成していることを特徴とする、誘導性超伝導性素子の使用方法。
2. 前記超伝導性誘導性素子のインダクタンスの値を、同素子を流れる直流電流の影響を受ける電流コントロール手段によって修正又はコントロールする、請求項１に記載の使用方法。
3. 前記超伝導性誘導性素子を少なくとも一つのウェーブを構成している脈動電圧又は電流に晒して、このウェーブの一周期中に変化する誘導反応で前記超伝導性誘導性素子を前記電圧又は電流に反応させ、このバリエーションにより同ウェーブの少なくとも一つの特性を修正する、請求項１に記載の使用方法。
4. 周波数ミキサーを作り出すための、請求項１〜３の何れか一項に記載の使用方法であって、前記超伝導性誘導性素子（Ｌ_Ｖ１）を、一方で、高周波（ｆ_１）である第一周波数の入力信号（Ｓ１）と呼ばれる信号を構成している少なくとも一つの第一の成分を有する入力ウェーブに晒し、他方で、高周波数に近い振動周波数（ｆ_０）のレギュラーウエーブに晒して、前記超伝導性誘導性素子（Ｌ_Ｖ１）の誘導反応によって、前記振動周波数によって減じられる高周波数に略等しい低周波数（ｆ_２）の第二周波数の少なくとも一つの第二ウェーブ成分を有する出力信号を発生させ、前記第二ウェーブ成分が、前記入力信号（Ｓ１）に左右される出力信号（Ｓ２）を構成している、使用方法。
5. 周波数変調器を作り出すための、請求項１〜３の何れか一項に記載の使用方法であって、前記超伝導性誘導性素子（Ｌ_Ｖ２）を、一方で、低周波数（ｆ_２）である第一の周波数の入力信号（Ｓ２）を構成している少なくとも一つの成分を有する入力ウェーブに晒し、他方で、振動周波数（ｆ_０）のレギュラーウェーブに晒し、前記超伝導性誘導性素子（Ｌ_Ｖ２）の誘導反応によって、低周波数と振動周波数との合計に略等しい高周波数の第二周波数（ｆ_１）の少なくとも一つの第二ウェーブ成分を含んだ出力ウェーブを発生させ、前記第二ウェーブ成分が前記入力信号（Ｓ２）に左右される出力信号（Ｓ１）を構成している、使用方法。
6. 流れる電流の作用である可変インダクタンスを有する少なくとも一つの超伝導性誘導性素子を含んだ電子デバイスであって、前記超伝導性誘導性素子が、少なくとも二つの端子と、それら端子と協働し、それら端子の少なくとも一方と統合した少なくとも一つのラインセグメントを有し、そのラインセグメントが、交互に重ねられた超伝導性フィルム（Ｃ１）と絶縁性フィルム（Ｃ２）とにより成る積層体（Ｅ）内において、伝導性又は超伝導性層を構成していることを特徴とする電子デバイス。
7. 交流電流が前記超伝導性誘導性素子を流れ、前記デバイスが前記超伝導性誘導性素子のインダクタンスの値を修正又はコントロールする手段を有し、同手段が、前記超伝導性誘導性素子を流れ且つ交流電流にスーパーインポーズされる直流の電流の強さ影響されるようになっている、請求項６に記載のデバイス。
8. 前記超伝導性誘導性素子が、電子回路中に用いられて周波数フィルタを作り出し、そのフィルタの少なくとも一つの特性が、前記超伝導性誘導性素子のインダクタンスを修正することにより修正されるようになっている、請求項６又は７に記載のデバイス。
9. 前記超伝導性誘導性素子が、電子回路中に用いられて遅延線を作り出し、その遅延線の少なくとも一つの特性が、前記超伝導性誘導性素子のインダクタンスを修正することにより修正されるようになっている、請求項６又は７に記載のデバイス。
10. 前記超伝導性誘導性素子が、電子回路中に用いられて、超伝導性薄フィルムから作られたアンテナを作り出し、そのアンテナの少なくとも一つの特性が、前記超伝導性誘導性素子のインダクタンスを修正することにより修正されるようになっている、請求項６〜９の何れか一項に記載のデバイス。
11. 複数のアンテナを含んだ移相レーダに用いられる請求項１０に記載のデバイスであって、前記アンテナの各々が、少なくとも一つの遅延線を含んだ電子回路を有し、この遅延線が、各アンテナが隣接するアンテナの相に対してずれた相の信号を送受信するよう配置され、その構成が、前記超伝導性誘導性素子のインダクタンスを修正することによりコントロールされるようになっているデバイス。
12. 少なくとも一つのウェーブを構成している電流が前記超伝導性誘導性素子を流れた時に、このウェーブの一周期中に変化する誘導反応で前記素子が電流に反応し、そのバリエーションによって、同ウェーブの少なくとも一つの特性が修正されるようになっている、請求項６に記載のデバイス。
13. 前記超伝導性誘導性素子（Ｌ_Ｖ１）が、一方で、高周波数（ｆ_１）である第一周波数の入力信号（Ｓ１）と呼ばれる信号を構成する少なくとも一つの成分を含んだ入力ウェーブに晒され、他方で、高周波数（ｆ_１）に近い振動周波数（ｆ_０）のレギュラーウエーブに晒され、前記超伝導性誘導性素子（Ｌ_Ｖ１）の誘導反応によって、前記振動周波数によって減じられる高周波数に略等しい低周波数（ｆ_２）の第二周波数の少なくとも一つの第二ウェーブ成分を有する出力信号を発生させ、前記第二ウェーブ成分が、前記入力信号（Ｓ１）に左右される出力信号（Ｓ２）を構成している、請求項６又は１２に記載のデバイス。
14. 前記デバイスがミキサーを構成し、発振器素子（Ｏｓｃ）と並列に取り付けられた少なくとも一つの超伝導性誘導性素子（Ｌ_Ｖ１）を含んでいる、請求項１３に記載のデバイス。
15. 前記デバイスがミキサーを構成し、並列な少なくとも一つの発振器素子（Ｏｓｃ）と、下流に直列に取り付けられた超伝導性誘導性素子（Ｌ_Ｖ１）を有し、それの出力に少なくとも一つの容量性・誘導性組立体が接続されて、低域フィルタを構成している、請求項１３又は１４に記載のデバイス。
16. 電磁信号のヘルツ伝送を受信するシステムにおいて用いられている、請求項６又は１２〜１５の何れか一項に記載のデバイス。
17. 前記超伝導性誘導性素子（Ｌ_Ｖ２）が、一方で、低周波数（ｆ_２）である第一周波数の入力信号（Ｓ２）を構成する少なくとも一つの成分を含んだ入力ウェーブに晒され、他方で、振動周波数（ｆ_０）のレギュラーウエーブに晒され、前記超伝導性誘導性素子（Ｌ_Ｖ２）の誘導反応によって、前記低周波数と振動周波数の合計に略等しい高周波数（ｆ_１）の第二周波数の少なくとも一つの第二ウェーブ成分を有する出力信号を発生させ、前記第二ウェーブ成分が、前記入力信号（Ｓ２）に左右される出力信号（Ｓ１）を構成している、請求項６又は１２に記載のデバイス。
18. 前記デバイスが変調器を構成し、並列な少なくとも一つの発振器素子（Ｏｓｃ）と、下流に直列に取り付けられた超伝導性誘導性素子（Ｌ_Ｖ２）を有し、それの出力に少なくとも一つの容量性・誘導性組立体が接続されて、高域フィルタを構成している、請求項１７に記載のデバイス。
19. 電磁信号のヘルツ伝送を受信するシステムにおいて用いられる、請求項６又は１２，１７又は１８の何れか一項に記載のデバイス。
20. 視聴覚ブロードキャスティングシステム又は通信システム又は衛星システムに用いられる、請求項６〜１９の何れか一項に記載のデバイス。
21. 少なくとも二つの端子と、それら端子と協働し、それら端子の少なくとも一方と統合された少なくとも一つのラインセグメントとを有し、前記ラインセグメントが、交互に重ねられた超伝導性フィルム（Ｃ１）と絶縁性フィルム（Ｃ２）とにより成る積層体（Ｅ）内において伝導性又は超伝導性層を構成している超伝導性誘導性素子のインダクタンスをコントロールする方法であって、同超伝導性誘導性素子を流れる交流電流のスーパーポジションによって、略連続した制御電流をインジェクションすることを含んでいる制御方法。
    

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