超伝導体を用いた周波数連続可変サブミリ波発振器の研究

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01550035
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 阪井 清美 大阪大学, 工学部, 助教授 (00029109)
• Keywords: 超伝導発振器 / サブミリ波発振器 / 磁束フロ-型発振器 / 速度マッチングステップ

Research Abstract

磁束フロ-型超伝導発振器の研究を、昨年に引き続き行った。昨年度は、磁場発生用電流回路を、ジョセフソン線路等と共に集積した形にしたが、よく断線したので、今年度は磁界は外部コイルで作って印加するようにした。今年度作成した発振器は、超伝導ジョセフソン線路(N6/AlO_X/Nb)すなわち、超伝導体/絶緑体/超伝導体の3つ層構造),4段直列の4分の1波長インピ-ダンス変換回路,ボウタイアンテナ,各1つより成る。これらは水晶基板上に4mm×4mmのサイズにまとめられている。発振した電磁波の検出は、外部の半導体検出器で行う。
実験は先ず、素子のIーV静特性を液体ヘリウム中(4.2K)で測定し、鮮明な速度マッチングステップが、0.2mmV〜1.6mVの間で観測された。これは100GHz〜770GHzの発振がおこっている事に相当する。
次に、速度マッチングステップが立っているところに磁界を固定し、ステップの最大電流値から0までバイアス電流を振らせ、その発振出力を半導体検出器(InSb振子ボロメ-タ-)でロックイン検出により測定した。発振素子は超半球レンズの平面側に、基板側を接触させる形でマウントし、この素子馬蹄形電波石ではさみ込むようにして磁果を印加した。発振した電磁波は、超半球レンズでコリメ-トして空間に放射、これをライトコ-ンでInSb素子上に収束するようにした。実際の発振は、インピ-ダンス変換回路の周波数特性にも依存し、周波数100GHz〜400GHz間で行なわれている事を確認した。また出力は素子によりばらつきがあるが、各素子の最大値で、0.25μW〜1.3μW得られる事を確認した。
上記実験により、超伝導発振器からの、ギガヘルツ帯電磁波の発振,伝幡,検出が実行された。