JPS62181478A - ソリトンパルス発振器 - Google Patents
ソリトンパルス発振器Info
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- JPS62181478A JPS62181478A JP61024415A JP2441586A JPS62181478A JP S62181478 A JPS62181478 A JP S62181478A JP 61024415 A JP61024415 A JP 61024415A JP 2441586 A JP2441586 A JP 2441586A JP S62181478 A JPS62181478 A JP S62181478A
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- Japan
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- josephson
- soliton
- oscillator
- pulse
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- Pending
Links
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 3
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 claims description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- CFJRGWXELQQLSA-UHFFFAOYSA-N azanylidyneniobium Chemical compound [Nb]#N CFJRGWXELQQLSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
←産業上の利用分野)
本発明龜超伝廊ソリトン嗜デバイスにおけるソリトンt
l−用いたソI) l−ンパルス発振器に関する。
l−用いたソI) l−ンパルス発振器に関する。
(従来の技術)
従来、ジ首セ7ソンソリトンを用いて、発振器を構成し
た例が、文献[第16回向体素子コンファレンス予敲集
J (1984年)の631頁に掲載されている油井ら
による論文[フラクンン デバイスイズ(F’1uxo
n Devices ) Jに報告されている。
た例が、文献[第16回向体素子コンファレンス予敲集
J (1984年)の631頁に掲載されている油井ら
による論文[フラクンン デバイスイズ(F’1uxo
n Devices ) Jに報告されている。
93図はこの従来例のジョセフソン線路を斜視図で示し
た構成図で、33はリングをなすジョセフソン線路の上
部電極、34はトンネルバリア、35はジョセフソン線
路の下部電極、36.37は抵抗%38はバイアス電流
供給線、8はパルス発生回路、40は出力端子を表わす
。
た構成図で、33はリングをなすジョセフソン線路の上
部電極、34はトンネルバリア、35はジョセフソン線
路の下部電極、36.37は抵抗%38はバイアス電流
供給線、8はパルス発生回路、40は出力端子を表わす
。
このパルス発生回路8よυパルスが入力されると、ソリ
トン(@束童子)が発生し、バイアス電流1砂のために
ローレンツ力を受けてリング内を矢印で示された方向に
進む。ソリトンはリングを一周した後huの特性4ンビ
ーダンスに等しいインピーダンスの抵抗36を通過し1
、抵抗37から出力端子40に電圧パルスの出力を生成
し、再びリング内を矢印の方向に進杓する。この様にし
てソリトンはリング内を進行し続け、抵抗37の場所全
通過するたびにパルスを抵抗37から出力する。
トン(@束童子)が発生し、バイアス電流1砂のために
ローレンツ力を受けてリング内を矢印で示された方向に
進む。ソリトンはリングを一周した後huの特性4ンビ
ーダンスに等しいインピーダンスの抵抗36を通過し1
、抵抗37から出力端子40に電圧パルスの出力を生成
し、再びリング内を矢印の方向に進杓する。この様にし
てソリトンはリング内を進行し続け、抵抗37の場所全
通過するたびにパルスを抵抗37から出力する。
(発明が解決しようとする問題点)
このように従来のゾリドンパルス発生回路では、発掘器
を構成するのにリング状のジョセフソン線路を設りる必
要があり、占有面積が大きくなるという欠点があった。
を構成するのにリング状のジョセフソン線路を設りる必
要があり、占有面積が大きくなるという欠点があった。
本発明の目的は、このような欠点を除き、ジョセフソン
線路のオープン端での反射を利用することにより、直線
状のジョセフソン線路を用いて占1面槓の小さいゾリド
ンパルス発振器を提供することにある。
線路のオープン端での反射を利用することにより、直線
状のジョセフソン線路を用いて占1面槓の小さいゾリド
ンパルス発振器を提供することにある。
(問題を解決するための手段)
本発明のゾリドンパルス発振器の構成は、バイアス電流
供給餓を備えた第1.第2の超伝尋体とこれら超伝碑体
の曲のトンネルバリアとから成るジョセフソン線路と、
このジョセフソン線路の一端にこの線路の特性インピー
ダンスより十分に高いインピーダンス1−[する抵抗″
!たは伝送線を介して接続されたパルス発生回路と、前
記ジョセフソン線路の他端に接続されこの線路の特性イ
ンピーダンスより十分に高いインピーダンスを有する出
力線と金含むことを特徴とする。
供給餓を備えた第1.第2の超伝尋体とこれら超伝碑体
の曲のトンネルバリアとから成るジョセフソン線路と、
このジョセフソン線路の一端にこの線路の特性インピー
ダンスより十分に高いインピーダンス1−[する抵抗″
!たは伝送線を介して接続されたパルス発生回路と、前
記ジョセフソン線路の他端に接続されこの線路の特性イ
ンピーダンスより十分に高いインピーダンスを有する出
力線と金含むことを特徴とする。
(作用)
本発明では、ソリトンをジョセフソン線路の両端で反射
脇せて往復運動を起こ烙せることにより、連続発振を実
現する。発掘に必要なエネルキーはバイアス電流より供
給される。
脇せて往復運動を起こ烙せることにより、連続発振を実
現する。発掘に必要なエネルキーはバイアス電流より供
給される。
(実施例)
第1図は本発明の一実施例を説明する栴成図、第2図は
第1図の等価回路図である。図中、■は第1の超伝導電
極、2は第2の超伏24m極、3はトンネルバリア、4
〜7は線路の特性インピーダンスより十分インピーダン
スの高い抵抗、8はパルス発生回路、9.lOは出力漏
子、11はバイアス−;流供IvCF氷を表わす。
第1図の等価回路図である。図中、■は第1の超伝導電
極、2は第2の超伏24m極、3はトンネルバリア、4
〜7は線路の特性インピーダンスより十分インピーダン
スの高い抵抗、8はパルス発生回路、9.lOは出力漏
子、11はバイアス−;流供IvCF氷を表わす。
不実施例の動作を第2図を用い1説明する。第2図にお
いて、12〜15はインダクタンス、16〜20はジョ
セフソン接合、25〜29は線路の特性インピーダンス
より十分にインピーダンスの高い抵抗または伝送線を介
して供給されるバイアス電流を表わす。第1図における
ジョセフソン線路M路が、インダクタンス12〜15、
ジョセフソン接合16〜20により表わされている。
いて、12〜15はインダクタンス、16〜20はジョ
セフソン接合、25〜29は線路の特性インピーダンス
より十分にインピーダンスの高い抵抗または伝送線を介
して供給されるバイアス電流を表わす。第1図における
ジョセフソン線路M路が、インダクタンス12〜15、
ジョセフソン接合16〜20により表わされている。
なお、パルス発生回路8に関しては、雑誌「アゲライド
フィジックスレター(Appl i ed Phys
i −cs Letters ) J 、 36巻10
05頁(1980年)の77すx(SJI、)arri
s )による論文「ジェネレーションΦアンド・メジャ
ーメントψオブ・アルトラショート・カレント・パルス
イズφウィズ争ジ町セフンン・デバイスイス(Gene
rationand Measurement of
Ultrashort CurrentPulses
with Josephson 1Jevices )
J等の報告にある回T;1!rを採用することかでさ
る。
フィジックスレター(Appl i ed Phys
i −cs Letters ) J 、 36巻10
05頁(1980年)の77すx(SJI、)arri
s )による論文「ジェネレーションΦアンド・メジャ
ーメントψオブ・アルトラショート・カレント・パルス
イズφウィズ争ジ町セフンン・デバイスイス(Gene
rationand Measurement of
Ultrashort CurrentPulses
with Josephson 1Jevices )
J等の報告にある回T;1!rを採用することかでさ
る。
このパルス発生回路8ニジ電圧パルスが入力すれると、
ジョセフソン接合16が電圧状態となシ。
ジョセフソン接合16が電圧状態となシ。
巡回電流が実線方向に発生する。この場合、ジョセフソ
ン接合17はこの巡回電流とバイアス電流26とが重ね
合わせで流れるため、電圧状態となる一方、接合16は
超伝真状態に戻る。かくして、巡回t、流によって形成
される磁束量子でおるソリトンは、インダクタンス12
.接合16,17より構成されるループ回路からインタ
フタンス13、接合17.18より構成されるループ回
路へと移動する。同様の動作を繰り返して、ソリトンは
インダクタンス15.接合19.20より構成されるル
ープ回路へと進行する。すると接合20か電圧状態とな
り、抵抗6.7に出力がなされる。
ン接合17はこの巡回電流とバイアス電流26とが重ね
合わせで流れるため、電圧状態となる一方、接合16は
超伝真状態に戻る。かくして、巡回t、流によって形成
される磁束量子でおるソリトンは、インダクタンス12
.接合16,17より構成されるループ回路からインタ
フタンス13、接合17.18より構成されるループ回
路へと移動する。同様の動作を繰り返して、ソリトンは
インダクタンス15.接合19.20より構成されるル
ープ回路へと進行する。すると接合20か電圧状態とな
り、抵抗6.7に出力がなされる。
同時に、ジョセフソン線路と出力線9,10のインピー
ダンスのミスリッチのために、巡回電流の反射が起こシ
、破巌で表わされた巡回’t1.Rが発生する。この巡
回電流によって形成されるソリトン社バイアス電流25
〜29によって、このような動作金繰シ返して、インダ
クタンス12.接合16゜17より搗成されるルーズ回
路まで移動する。抵抗4.5がジョセフソン線路とイン
ビータ“ンスのミスマツチr起こしているので、やはり
巡回電流の反射か起こる。ソIJ )ンはこの往復運r
11Jを繰シ返し、出力端には周期パルスが生成される
。
ダンスのミスリッチのために、巡回電流の反射が起こシ
、破巌で表わされた巡回’t1.Rが発生する。この巡
回電流によって形成されるソリトン社バイアス電流25
〜29によって、このような動作金繰シ返して、インダ
クタンス12.接合16゜17より搗成されるルーズ回
路まで移動する。抵抗4.5がジョセフソン線路とイン
ビータ“ンスのミスマツチr起こしているので、やはり
巡回電流の反射か起こる。ソIJ )ンはこの往復運r
11Jを繰シ返し、出力端には周期パルスが生成される
。
このパルス発生回路によυ出力されるパルスの周期及び
大きさケよ、損失のあるジョセフソン線路中をバイアス
電流によってローレンツカを受ケつつ進行するソリトン
の速度から計算される。このンIJ )ンの速度はジョ
セフソン線路の電気的性質を表わすパラメータ及びバイ
アス電流密度によって表わされる。これに対しては、ナ
トー ニーニス アイ シリーズ(NATOASI
5eries)の図書「アドパンスイズ イン スー
パーコンダクティビテ4 (Advances in
5uperconduc −tivity ) Jの
ペダーセン(Pedersen )による議論がある。
大きさケよ、損失のあるジョセフソン線路中をバイアス
電流によってローレンツカを受ケつつ進行するソリトン
の速度から計算される。このンIJ )ンの速度はジョ
セフソン線路の電気的性質を表わすパラメータ及びバイ
アス電流密度によって表わされる。これに対しては、ナ
トー ニーニス アイ シリーズ(NATOASI
5eries)の図書「アドパンスイズ イン スー
パーコンダクティビテ4 (Advances in
5uperconduc −tivity ) Jの
ペダーセン(Pedersen )による議論がある。
それによれは、バイアス電流線密度をJ (A/m )
。
。
単位長さ当たシのジョセフソン線路のインダクタンスi
f、()47m)、単位長さ当たシのジョセフソン接合
のキャパシタンスをC(F/m ) 、単位長さ当たり
のジョセフソン接合の臨界電流値を1orA/m〕、単
位長さ当タシのジョセフソン接合のコングクタンス全1
/1も〔1/Ωm〕 、単一磁束童子をΦ0とすると、
ソリトンの速度は次のようになる。
f、()47m)、単位長さ当たシのジョセフソン接合
のキャパシタンスをC(F/m ) 、単位長さ当たり
のジョセフソン接合の臨界電流値を1orA/m〕、単
位長さ当タシのジョセフソン接合のコングクタンス全1
/1も〔1/Ωm〕 、単一磁束童子をΦ0とすると、
ソリトンの速度は次のようになる。
このゾリドンパルス発振器の発振周期Tは、ジョセフソ
ン線路の長さをt 〔m)とすると次式になる。
ン線路の長さをt 〔m)とすると次式になる。
また発生する最大の電圧は次式で与えられる。
前述の油井らの報告によれば、窒化ニオブで作成された
ジョセフソン線路について、シートインダクタンス0.
69pH/口、7−トキヤバ7タンス1.2 X I
O”−1F/7.臨界電流密実1.9X107A/扉接
合のサブギャッフ〜抵抗4.6XIOΩRである。これ
らのデータを用いると、ソリトンの速度は次のようKな
る。
ジョセフソン線路について、シートインダクタンス0.
69pH/口、7−トキヤバ7タンス1.2 X I
O”−1F/7.臨界電流密実1.9X107A/扉接
合のサブギャッフ〜抵抗4.6XIOΩRである。これ
らのデータを用いると、ソリトンの速度は次のようKな
る。
3.5XlO’
但し、Joは臨界電流線密度に対した臨界電流密度であ
り、このJ。とじて1.0XIOA/rr? を選ぶと
、v、x= 3.5X l 06m / S 、 7リ
トンハルス発振器のジョセフソン線路の長さを5.0×
lO”−5m(=50μm)とすると、’l’=19¥
lQ−”5eIc(= 29 pgec) 、である。
り、このJ。とじて1.0XIOA/rr? を選ぶと
、v、x= 3.5X l 06m / S 、 7リ
トンハルス発振器のジョセフソン線路の長さを5.0×
lO”−5m(=50μm)とすると、’l’=19¥
lQ−”5eIc(= 29 pgec) 、である。
また、発生する最大の電圧はVmax ”’ L OX
I O” V (” 10 rn V )である。
I O” V (” 10 rn V )である。
これらの数字はあくまで本実施例の発振器の性能の目安
金与えるだけで1、異なる材料を用いて、あるいは同じ
材料でも組成やトンネルバリアの厚さ等の構造を変化嘔
せることにより、異なる特性を得ることか可能である。
金与えるだけで1、異なる材料を用いて、あるいは同じ
材料でも組成やトンネルバリアの厚さ等の構造を変化嘔
せることにより、異なる特性を得ることか可能である。
(発明の効果)
以上説明したように、従来の発振器はリング状のジ目セ
フンンlfM路を構成する必要があったが、本発明によ
れは、内線状のジョセフソン線路により発倣器力・構成
できるため、占1面槓を縮少できるという効果がある。
フンンlfM路を構成する必要があったが、本発明によ
れは、内線状のジョセフソン線路により発倣器力・構成
できるため、占1面槓を縮少できるという効果がある。
第1図は本発明の一実施例を示した構成図、第2図は本
実施例の動作原理を説明する等価回路図、第3図は従来
のゾリドンパルス発振器の一例を示した構成図である。 1.2,33.35・・・・・・ジョセフソン線路電極
、3.34・・・・・・トンネルバリア、12〜15・
・・・・・インダクタンス%4〜7 、36 、37・
・・・・・抵抗、8・・・・・・パルス発生回路、16
〜20・・・・・・ジョセフソン接合、11.25〜2
9.38・・・・・・バイアス1.光供給端子。 \、ンーー・iソ 4ン り 凹 f;3 図
実施例の動作原理を説明する等価回路図、第3図は従来
のゾリドンパルス発振器の一例を示した構成図である。 1.2,33.35・・・・・・ジョセフソン線路電極
、3.34・・・・・・トンネルバリア、12〜15・
・・・・・インダクタンス%4〜7 、36 、37・
・・・・・抵抗、8・・・・・・パルス発生回路、16
〜20・・・・・・ジョセフソン接合、11.25〜2
9.38・・・・・・バイアス1.光供給端子。 \、ンーー・iソ 4ン り 凹 f;3 図
Claims (1)
- バイアス電流供給線を備えた第1、第2の超伝導体とこ
れら超伝導体の間のトンネルバリアとから成るジョセフ
ソン線路と、このジョセフソン線路の一端にこの線路の
特性インピーダンスより十分に高いインピーダンスを有
する抵抗または伝送線を介して接続されたパルス発生回
路と、前記ジョセフソン線路の他端に接続されこの線路
の特性インピーダンスより十分に高いインピーダンスを
有する出力線とを含むことを特徴とするゾリドンパルス
発振器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61024415A JPS62181478A (ja) | 1986-02-05 | 1986-02-05 | ソリトンパルス発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61024415A JPS62181478A (ja) | 1986-02-05 | 1986-02-05 | ソリトンパルス発振器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62181478A true JPS62181478A (ja) | 1987-08-08 |
Family
ID=12137525
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61024415A Pending JPS62181478A (ja) | 1986-02-05 | 1986-02-05 | ソリトンパルス発振器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62181478A (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56112778A (en) * | 1980-02-12 | 1981-09-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Josephson line logic device |
JPS5763871A (en) * | 1980-09-29 | 1982-04-17 | Ibm | Josephson and soliton induction device |
-
1986
- 1986-02-05 JP JP61024415A patent/JPS62181478A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56112778A (en) * | 1980-02-12 | 1981-09-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Josephson line logic device |
JPS5763871A (en) * | 1980-09-29 | 1982-04-17 | Ibm | Josephson and soliton induction device |
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