PL121309B1 - Microwave josephson device matched with resonant cavity b"emnym rezonatorom - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest mikrofalowe urza¬ dzenie Josephsonawskie, stanowiace cien/kowarstwo- we zlacze umieszczone w nadprzewodzacym rezo¬ natorze o duzej dobroci, znajdujace zastosowanie w generacji i detekcji promieniowania mikrofa¬ lowego.Mikrofalowe urzadzenia Josephsonowskie cha¬ rakteryzuja sie silnym niedopasowaniem impe- dancyjnym pomiedzy zlaczem a obszarem przes¬ trzeni, do którego zlacze emituje promieniowa¬ nie lub z którego je odbiera. Niedopasowanie to powoduje, ze tylko 10-4 mocy promieniowanej przenika przez granice zlacza. Dla efektywnej pracy urzadzenia konieczne jest silne sprzezenie zlacza z polem mikrofalowym.Znane jest urzadzenie zapewniajace efektywne wykorzystanie zalet zlacza Josephsona, w którym zlacze umieszczone jest w nadprzewodzacej wnece rezonansowej o duzej dobroci. W urzadzeniu tym nawet bardzo mala moc wypromieniowana przez zlacze jest magazynowana w rezonatorze i stopnio¬ wo wytwarza silne pole oddzialywujace ponownie na zlacze. Poniewaz w rezonansie pole we wnece jest zgodne w fazie z pradem zlacza, moc wy¬ promieniowana jest duza, a ponadto na charakte¬ rystyce pradowo-napieciowej zlacza pojawia sie znaczaca struktura wywolana oddzialywaniem z wneka. W zasadzie wneka dziala wiec tak jak transformator impedancji pomiedzy zlaczem i im- pedancja falowa wewnatrz rezonatora. 10 2 Maksymalna moc otrzymywana ze zlacza u- mieszczonego wewnatrz rezonatora zalezy od do¬ broci wneki i jej wspólczynnika sprzezenia. Osiag¬ niecie wysokich wartosci tych parametrów ograni¬ czaja straty, jakie wprowadza umieszczone w wnece zlacze, a wlasciwie podloze, na którym jest ono wykonywane. Zlacze wykonywane jest technika naparowania w prózni na podloze die¬ lektryczne. Zwykle materialy podlozowe, typu szkla o wspólczynniku strat tg S~10-8 powoduja spadek dobroci wneki Q z 10-10 do 10-7 gdyz podloze zajmuje co najmniej 1 czesc na 104 obje¬ tosci wneki w pasmie X. Nawet stosowanie ma¬ terialów specjalnych o wspólczynniku strat w 15 wymaganym zakresie czestosci i temperatur, rze¬ du tg 5~M0-5, jak szafir lub kwarc niewiele zwiekszai sprawnosc urzadzenia ze wzgledu na du¬ za objetosc dielektryka, który nie moze byc cienki ze wzgledu na wymagane parametry mechanicz¬ ne.Istota rozwiazania wedlug wynalazku polega na tym, ze zlacze Josephsona naparowywane jest na bardzo cienkiej, elastycznej folii polimerowej przytwierdzonej wewnatrz wneki na jej krzywiz- nie i zajmujacej znikoma czesc objetosci wneki.W sciance rezonatora w poblizu krawedzi zlacza usytowane sa otwory, przez które wyprowadzone sa przewody zasilajace zlacze. W odmianie roz¬ wiazania wedlug wynalazku, wzdluz linii pradu, w sciance rezonatora wykonane sa dwie waskie 20 25 30 121 309121 3 szczeliny, przez które koncówki zlacza wypro¬ wadzone sa na zewnatrz.Tak rozwiazane urzadzenie Josephsonowskie charakteryzuje sie duza dobrocia i sprawnoscia, gdyz zlacze zajmuje znikoma czesc objetosci wne¬ ki umozliwiajac konstruowanie wysokosprawnych generatorów i detektorów promieniowania mikro¬ falowego.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok wneki z usytuowanym w niej zlaczem, a fig. 2 — odmiane rozwiazania wypro¬ wadzen zlacza z wneki rezonansowej.Jak pokazano na rysunku na wewnetrznej krzy- wiznfc_wji§k^ W umieszczone jest podloze 2 z napafrovy^anym Jna "3iiln zlaczem Josephsona 1.Jako; podloze 2 sluzy Datdzo cienka elastyczna fo¬ lia riolimerowana o grubosci od 5—25 ^^n wyko¬ nana np.v z mylaru,. fcaptonu lub polietylenu. Ma- trriflftyi-fr 'rjteljg/Arale* fttraty na czestotliwosciach mikrofalowych i w niskich temperaturach. Ze wzgledu na mala grubosc folii i jej elastycznosc istnieje mozliwosc dowolnego ksztaltowania pod¬ loza, tak, ze zajmuje ono znikoma czesc objetosci wneki rzedu 2 czesci w 10-7 i wprowadza. mini¬ malne straty. W przypadku koniecznosci zastoso¬ wania materialu podlozowego o strukturze krys¬ talicznej stosuje sie cienko lupana mike. Podlo¬ ze takie jest bardziej kruche od podloza polimero¬ wego, ale umozliwia osadzanie warstw epitaksjal¬ nych oraz charakteryzuje sie wieksza gladkoscia powierzchni.Podloze 2 przytwierdzone jest trwale do scianki wneki rezonatora W, w ten sposób, ze konce zla¬ cza 1 znajduja sie w poblizu malych cylindrycz¬ nych otworów 3 wykonanych w sciance wneki.Przez otwory te wprowadzone sa przewody zasila¬ jace 4 zlacze 1. Przewody te sa przylutowane lub 309 4 przyklejone pasta przewodzaca do naparowanych uprzednio pól kontaktowych zlacza. Tak uksztal¬ towane kontakty i doprowadzenia nie obciazaja wneki i nie zaburzaja rozkladu pola elektromag- . netycznego.Odmiana rozwiazania wyprowadzen zlacza z wneki, pokazana na fig. 2, posiada wykonane w sciance wneki W wzdluz linii pradu dwie,waskie szczeliny 5, przez które wyprowadzone sa krance j podloza 2 wraz z koncówkami zlacza na zewnatrz wneki W gdzie przewody zasilajace zlacze sa/juz laczone bez ograniczen w dowolny sposób. W celu unikniecia zwarc do scianki wneki, sciezki i pola kontaktowe zabezpieczone sa fotorezistorem, tym samym, którym jest zabezpieczone zlacze w pro¬ cesie jego wytwarzania. Fotorezistor nie wnosi znacznych strat, gdyz naniesiony przez odwirowa¬ nie lub natryskiwanie tworzy warstwe o grubosci ponizej 1 \im. 20 Zastrzezenia patentowe 1. Mikrofalowe urzadzenie Josephsonowskie wspólpracujace4 z wneka rezonansowa, znamienne ^ tym, ze zlacze (1) natpairolwaine jest na bardzo cien¬ kim elastycznym podlozu (2) zajmujacym mini¬ malna czesc objetosci wneki (W) i przytwierdzo¬ nym wewnatrz wneki na jej krzywiznie. 2. Mikrofalowe urzadzenie Josephsonowskie we¬ dlug zastrz. 1, znamienne tym, ze w sciance wne¬ ki (W) w poblizu kranców przytwierdzonego pod¬ loza (2) usytuowane sa niewielkie otwory (3), przez które wyprowadzone sa przewody zasilajace (4). 3. Mikrofalowe urzadzenie Josephsonowskie we- dlug zastrz. 1, znamienne tym, ze w sciance wneki (W) wzdluz linii pradu usytuowane sa dwie was¬ kie szczeliny (5), przez które wyprowadzone sa krance podloza (1) wraz z koncówkami zlacza.J 21 309 Fig.2 PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Mikrofalowe urzadzenie Josephsonowskie wspólpracujace4 z wneka rezonansowa, znamienne ^ tym, ze zlacze (1) natpairolwaine jest na bardzo cien¬ kim elastycznym podlozu (2) zajmujacym mini¬ malna czesc objetosci wneki (W) i przytwierdzo¬ nym wewnatrz wneki na jej krzywiznie.
2. 2. Mikrofalowe urzadzenie Josephsonowskie we¬ dlug zastrz. 1, znamienne tym, ze w sciance wne¬ ki (W) w poblizu kranców przytwierdzonego pod¬ loza (2) usytuowane sa niewielkie otwory (3), przez które wyprowadzone sa przewody zasilajace (4).
3. 3. Mikrofalowe urzadzenie Josephsonowskie we- dlug zastrz. 1, znamienne tym, ze w sciance wneki (W) wzdluz linii pradu usytuowane sa dwie was¬ kie szczeliny (5), przez które wyprowadzone sa krance podloza (1) wraz z koncówkami zlacza.J 21 309 Fig.2 PL