2022 Fiscal Year Annual Research Report
Traveling-wave-type superconducting parametric amplifier using artificial periodic transmission line in the microwave range
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20K04598
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
武田 正典 静岡大学, 工学部, 准教授 (80470061)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 超伝導 / パラメトリック増幅器 / カイネティックインダクタンス / 周期構造線路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，超伝導伝送線路のカイネティックインダクタンスの電流非線形性を利用する進行波型超伝導パラメトリック増幅器に関するものであり，特に超伝導伝送線路の構造として周期構造線路を適用することで増幅器の小型化を目指すものである．前年度（令和3年度）は，Fishbone型超伝導コプレーナ線路を適用することで，従来のコプレーナ線路を用いた場合と比較して線路長を1/3程度に短縮できることを実証した．令和4年度は，さらなる線路長短縮を目的にFishbone型超伝導マイクロストリップ線路の検討，本パラメトリック増幅器の作製を行った．
電磁界シミュレータを用いて，Fishbone型超伝導マイクロストリップ線路の特性インピーダンス及び実効波長の解析を行った．誘電体の厚さやスタブの長さを変えることで，特性インピーダンスや実効波長を可変できることを示した．また，Fishbone型超伝導コプレーナ線路よりも実効波長を短くできることを示した．NbTiN/SiO2/NbTiN構造のFishbone型超伝導マイクロストリップ半波長共振器を作製し共振周波数を測定したところ，解析から予測した値と良い一致を示した．
パラメトリック利得を測定するための測定システムを構築した．先ず従来のNbTiN薄膜超伝導コプレーナ線路を用いて，進行波型超伝導パラメトリック増幅器の設計を行った．しかしながら，作製歩留まりが悪く，十分な線路長を有する増幅器を作製することができず，利得は得ることができなかった．現在はNbTiN/SiO2/NbTiN構造Fishbone型超伝導マイクロストリップを用いる進行波型超伝導パラメトリック増幅器の設計を完了しており，今後増幅器利得の測定を行う予定である．
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