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2007 年度 実績報告書

超伝導光演算デバイスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 19656091
研究機関大阪大学

研究代表者

斗内 政吉  大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 教授 (40207593)

キーワードジョセフソン接合 / 光応答 / フェムト秒パルスレーザー / 光演算 / 磁束フロートランジスタ
研究概要

これまで、ジョセフソン磁束量子フロートランジスタ(JVFT)にフェムト秒レーザーパルスを照射し、その光応答から高速演算素子としての可能性を検討してきた。平成19年度はJVFTの応答速度を検証するため、ダブルパルス計測システムを構築しその特性を評価した。本計測システムでは、波長800nm、パルス幅約100fsのフェムト秒レーザーを2つに分岐し、ディレイステージによりレーザー照射のタイミングをサブピコ秒レベルで制御することにより光応答時間を計測することが可能である。本システムを用いて、JVFTのジョセフソン接合部にフェムト秒レーザーを照射した結果、パルス間隔が約5ps以下の時に電圧出力を観測することができた。このことは、JFVTの応答時間が5ps以下であることを示している。従来ジョセフソン接合または超伝導マイクロブリッジ単体の光応答を計測した例はあるが、ジョセフソンデバイスとしての動作速度をサブピコ秒レベルで定量的に計測したのは今回の実験が初めてであり、JVFTタイプのジョセフソン素子が高速スイッチングデバイスとして機能することを明らかにした意義は非常に大きいと考える。さらに素子構造を最適化することにより、原理的にはサブピコ秒レベルの応答が可能であると考えており、今後デバイスの動作メカニズムを詳細に解析するとともに、さらなる高速化を図る予定である。また、本研究によりジョセフソン接合が応答する最小のレーザー強度が超伝導ブリッジの場合に比べて1桁〜2桁小さいことが分かった。この光強度依存性についてはさらなる検討の必要があるが、光スイッチの高感度化へ向けて興味深い結果であり、今後そのメカニズム等詳細を明らかにしていく予定である。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2008 2007

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Optical Responses of Josephson Vortex Flow Transistor under Irradiation of Femtosecond Laser Pulses2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Doda, I. Kawayama, H. Murakami, M. Tonouchi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 46

      ページ: 2381-2384

    • 査読あり
  • [学会発表] ジョセフソン光スイッチング素子の動作メカニズムの検討2008

    • 著者名/発表者名
      堂田泰史, 川山巌, 村上博成, 斗内政吉
    • 学会等名
      第55回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      日本大学
    • 年月日
      2008-03-28
  • [学会発表] Superconducting Optical Input Device with Optically-Generated Vbrtices2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Doda, I. Kawayama, H. Murakami and M. Tonouchi
    • 学会等名
      The 14th International Workshop on Oxide Electronics
    • 発表場所
      Jeju island, Korea
    • 年月日
      2007-10-09
  • [学会発表] Demonstration of an optical interface for SFQ logic circuits2007

    • 著者名/発表者名
      I. Kawayama, Y. Doda, H, Murakami, M. Tonouchi, M. Inoue, A. Fujimaki
    • 学会等名
      8th European Conference on Applied Superconductivity
    • 発表場所
      Brussels, Belgium
    • 年月日
      2007-09-19
  • [学会発表] ジョセフソン磁束量子フロートランジスター型高速光入力素子の開発2007

    • 著者名/発表者名
      堂田泰史, 川山巌, 村上博成, 斗内政吉
    • 学会等名
      第68回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      北海道工業大学
    • 年月日
      2007-09-05

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公開日: 2010-02-04   更新日: 2016-04-21  

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