JPH0259653B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0259653B2 JPH0259653B2 JP57143273A JP14327382A JPH0259653B2 JP H0259653 B2 JPH0259653 B2 JP H0259653B2 JP 57143273 A JP57143273 A JP 57143273A JP 14327382 A JP14327382 A JP 14327382A JP H0259653 B2 JPH0259653 B2 JP H0259653B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- josephson
- magnetic field
- light
- induced
- photo
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/80—Constructional details
- H10N60/84—Switching means for devices switchable between superconducting and normal states
Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Logic Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光磁気変換素子から発生する磁界(以
下、光誘起磁界という)、あるいは、この素子に
巻いたコイルに誘起される電流の形成する磁界に
よりジヨセフソン素子をスイツチングするジヨセ
フソン素子駆動装置に関するものであり、特に光
磁気変換素子に照射する信号光の伝送に熱伝導損
失が少なく、かつ伝送帯域の広い光フアイバーケ
ーブルを使用することにより、ジヨセフソン素子
が有する高速応答性を損なうことなしに、素子を
低温保持するための消費電力を著しく軽減しよう
とするものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention switches a Josephson element using a magnetic field generated from a magneto-optical conversion element (hereinafter referred to as a photo-induced magnetic field) or a magnetic field formed by a current induced in a coil wound around this element. This relates to a Josephson element drive device, in particular, by using an optical fiber cable with low thermal conduction loss and a wide transmission band for transmitting the signal light irradiated to the magneto-optical conversion element, the high-speed response of the Josephson element is achieved. The aim is to significantly reduce the power consumption required to maintain the device at a low temperature without damaging it.
ジヨセフソン素子は超伝導体の間に数nmの絶
縁層をはさんだ構造をしており、寸法が小さく
て、集積密度が大きい集積回路の構成部品として
優れており、また消費電力が少ない、すなわち発
熱量が少ないので、集積度を大きくすることにも
好都合である。さらに、ジヨセフソン素子は非常
に弱い磁界(2×10-7ガウス程度)で高速スイツ
チングが可能な機能素子である。 The Josephson device has a structure in which an insulating layer of several nanometers is sandwiched between superconductors, and its small size makes it excellent as a component of integrated circuits with large integration density.It also consumes little power, meaning it generates no heat. Since the amount is small, it is also convenient for increasing the degree of integration. Furthermore, the Josephson element is a functional element that can perform high-speed switching in a very weak magnetic field (approximately 2×10 -7 Gauss).
それ故、現在の超大型コンピユータと同じ規模
のものをこの素子だけで作ることができたとする
と、コンピユータ本体の大きさは1辺がわずか10
cm位の立方体となり、その消費電力は10W程度
で、しかも、その演算速度は10倍以上になると予
測されている。しかし、この素子は液体ヘリウム
を使用した冷凍機の中に納められ、超伝導体にな
る温度以下にまで冷却して使用することから、素
子をスイツチングするためには、信号伝送用のケ
ーブルを室温にある入、出力端末から配線しなく
てはならない。かかるケーブルの使用は電線を伝
わつて熱を流入させることとなり、この熱で寒剤
の消費量が増加するという欠点があつた。 Therefore, if it were possible to create something on the same scale as today's ultra-large computers using only this element, the size of the computer body would be only 10 mm on a side.
It is predicted to have a cube size of about cm, consume only about 10W of power, and be more than 10 times faster at calculation speeds. However, since this device is housed in a refrigerator using liquid helium and is cooled below the temperature at which it becomes a superconductor, in order to switch the device, the signal transmission cable must be kept at room temperature. Wiring must be done from the input and output terminals located at the terminal. The use of such cables has the disadvantage that heat flows in through the wires, and this heat increases the amount of cryogen consumed.
さらに、入力端末とジヨセフソン素子とは電磁
気的に結合されているので、ケーブルを伝つて外
部から誘導雑音が混入して誤動作しやすいという
問題点もあつた。 Furthermore, since the input terminal and Josephson element are electromagnetically coupled, there is a problem in that induced noise from the outside is transmitted through the cable and is likely to cause malfunction.
そこで、本発明の目的は、かかる欠点を排除す
るために、光磁気変換素子を用い、上述の光磁気
変換素子に照射する信号光の伝送に熱伝導損失が
少ない光フアイバーケーブルを使用することによ
つて、誘導雑音の混入を防止するとともに、ヘリ
ウム液化のための消費電力を著しく節減すること
ができるようにしたジヨセフソン素子駆動装置を
提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to use a magneto-optical conversion element and to use an optical fiber cable with low thermal conduction loss for transmitting the signal light irradiated to the above-mentioned magneto-optical conversion element, in order to eliminate such drawbacks. Therefore, it is an object of the present invention to provide a Josephson element driving device that can prevent induction noise from entering and can significantly reduce power consumption for helium liquefaction.
かかる目的を達成するために、本発明は一対の
超電導線路を絶縁層を介して対向させてなるジヨ
セフソン素子の駆動装置において、光磁気変換素
子に光を照射して磁界を発生させ、この磁界によ
り上述のジヨセフソン素子のスイツチングを行う
ようにしたことを特徴とするものである。 In order to achieve such an object, the present invention provides a driving device for a Josephson element in which a pair of superconducting lines are opposed to each other with an insulating layer interposed therebetween, in which a magneto-optical conversion element is irradiated with light to generate a magnetic field, and this magnetic field generates a magnetic field. This device is characterized in that the above-mentioned Josephson device is switched.
以下に図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。 The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
まず、第1図にコンピユータ用素子として考え
られているトンネル接合ジヨセフソン素子の基本
構造を示す。 First, FIG. 1 shows the basic structure of a tunnel junction Josephson device considered as a computer device.
第1図において、超伝導体による対向電極1と
基部電極2との間にトンネル接合部としての数
nm程度の薄い酸化膜3が配置されている。2つ
の超伝導体1と2との間に電位差がなくても酸化
膜3を通してトンネル効果により1mA程度の素
子電流5が流れる。次に入力信号線4に0.5mA程
度の入力信号電流6を流すと、この電流により電
極の接合部3に磁界が印加され、電極1と2との
間に2.5mV程度の超伝導材料によつて決まるギヤ
ツプ電圧が発生する。この電圧を2進数“1”
に、上述の零電圧の状態を“0”に対応させるこ
とにより、ジヨセフソン素子は論理素子として用
いられる。 In Figure 1, there is a number of tunnel junctions between the counter electrode 1 and the base electrode 2 made of superconductors.
A thin oxide film 3 on the order of nm is arranged. Even if there is no potential difference between the two superconductors 1 and 2, a device current 5 of about 1 mA flows through the oxide film 3 due to the tunnel effect. Next, when an input signal current 6 of about 0.5 mA is applied to the input signal line 4, a magnetic field is applied to the joint 3 of the electrodes by this current, and a superconducting material of about 2.5 mV is applied between the electrodes 1 and 2. A gap voltage determined by the voltage is generated. This voltage is a binary number “1”
Furthermore, by making the above-mentioned zero voltage state correspond to "0", the Josephson element is used as a logic element.
本発明は、(1)入力信号線4に流す電流を、光磁
気変換素子とピツクアツプコイルとの組み合わせ
によつて発生させ、この電流によりジヨセフソン
素子を駆動する装置、および(2)光磁気変換素子か
ら発生する磁界を接合部3に直接に印加してジヨ
セフソン素子を駆動する装置に関するものであ
る。 The present invention provides (1) a device that generates a current flowing through an input signal line 4 by a combination of a magneto-optical conversion element and a pickup coil, and drives a Josephson element with this current; and (2) a device that drives a Josephson element with the current. The present invention relates to a device for driving a Josephson element by directly applying a magnetic field generated from the junction part 3 to the junction part 3.
以下に光誘起磁化について説明する。 Photo-induced magnetization will be explained below.
光で物質中の磁性イオンを励起することによ
り、物質の磁化を変化させることが可能である。
これを光誘起磁化といい、光により誘起された磁
化から発生する磁界を光誘起磁界と呼ぶことにす
る。 By exciting magnetic ions in a material with light, it is possible to change the magnetization of the material.
This is called photo-induced magnetization, and the magnetic field generated from light-induced magnetization will be called photo-induced magnetic field.
光誘起磁化の強さの時間変化m(t)は、基底
電子状態にある磁性イオンの磁気モーメントを
mg、励起状態のそれをmeとすると、
m(t)=n(t)(me(t)−mg(t)) (1)
と表わすことができる。ここで、n(t)は励起
される磁性イオンの数の時間変化である。 The time change m(t) in the intensity of photo-induced magnetization is the magnetic moment of the magnetic ion in the ground electronic state.
mg, and when the excited state is me, it can be expressed as m(t)=n(t)(me(t)−mg(t)) (1). Here, n(t) is the time change in the number of excited magnetic ions.
光誘起磁化物質として常磁性体であるルビー
(分子式Al2O3:Cr)や弱強磁性体に属するエル
ビウム・オーソクロマイトErCrO3などが知られ
ている。 As photo-induced magnetized substances, ruby (molecular formula: Al 2 O 3 :Cr), which is a paramagnetic substance, and erbium orthochromite, ErCrO 3 , which belongs to a weakly ferromagnetic substance, are known.
第2図に、ErCrO3の場合についての光誘起磁
化測定系のブロツク図を示す。容器8中の液体ヘ
リウム9中に配置したErCrO3単結晶10のC軸
に平行に外部磁界Haを印加する。かかるC軸方
向の誘起磁界を検出するためにErCrO3単結晶1
0にピツクアツプコイル11を巻回する。 FIG. 2 shows a block diagram of the optically induced magnetization measurement system for ErCrO 3 . An external magnetic field Ha is applied parallel to the C axis of ErCrO 3 single crystal 10 placed in liquid helium 9 in container 8 . ErCrO 3 single crystal 1 was used to detect the induced magnetic field in the C-axis direction.
Wind the pick-up coil 11 around 0.
このコイル11に誘起される電圧v∝−dφ/dt
〔V〕を同軸ケーブル12で二現象オシロスコー
プ13にまで導く(Zin=50Ω)。一方、励起用レ
ーザー光L1を、ビームスプリツター14に入射
させ、その励起用レーザー光L1の一部分L2を
光磁気変換素子10に入射させると共に、他の部
分L3をバイプラナー光電管15で受光し、この
励起光と光誘起磁化信号電圧とを二現象オシロス
コープ13で同時に観測する。 The voltage v∝−dφ/dt [V] induced in this coil 11 is led to a two-phenomenon oscilloscope 13 via a coaxial cable 12 (Zin=50Ω). On the other hand, the excitation laser beam L1 is made incident on the beam splitter 14, a part L2 of the excitation laser beam L1 is made incident on the magneto-optical conversion element 10, and the other part L3 is received by the biplanar phototube 15. The excitation light and the photo-induced magnetization signal voltage are observed simultaneously with a two-phenomenon oscilloscope 13.
観測した光誘起磁化信号電圧の外部磁界依存性
を第3図に示す。なお、この場合、励起用光源と
してルビーレーザー(波長6943Å、励起パワー約
4mJ)を用い、ErCrO3のR吸収帯を励起してい
る。図の一番下の部分に励起レーザーパルス波形
を示す。誘起電圧は外部磁界の強さに応じて変化
するが、Haが940Oe以上では励起光パルスに似
た波形になり、Ha=1.2kOeでの誘起電圧のピー
ク値は約1.8Vである。なお、この場合の測定条
件は、励起パワー約4mJでピツクアツプコイル1
1の巻数7ターン、オシロスコープ13の入力イ
ンピーダンスZin=50Ω、ErCrO3素子の厚さ
200μ、面積4mm×4mm、およびErCrO3の温度は
4.2Kである。 Figure 3 shows the dependence of the observed photoinduced magnetization signal voltage on the external magnetic field. In this case, a ruby laser (wavelength: 6943 Å, excitation power: approx.
4 mJ) to excite the R absorption band of ErCrO 3 . The excitation laser pulse waveform is shown at the bottom of the figure. The induced voltage changes depending on the strength of the external magnetic field, but when Ha is 940 Oe or more, the waveform resembles an excitation light pulse, and the peak value of the induced voltage is about 1.8 V when Ha = 1.2 kOe. Note that the measurement conditions in this case are that the excitation power is approximately 4 mJ and the pick-up coil is 1.
Number of turns of 1: 7 turns, input impedance of oscilloscope 13 Zin = 50Ω, thickness of 3 ErCrO elements
200μ, area 4mm x 4mm, and temperature of ErCrO 3 is
It is 4.2K.
次に、かかる光誘起磁化で取り出せる電流値に
ついて述べる。 Next, the current value that can be extracted by such photo-induced magnetization will be described.
液体ヘリウム9中では、ピツクアツプコイル1
1として超電導線を使用することができるので、
その直流抵抗分は零になる。ピツクアツプコイル
11の配線を短かくしてインダクタンスとキヤパ
シタンス分が小さくなるようにし、かつ両者を等
しくなるようにすることによつて、低インピーダ
ンス化が可能であり、Zin=1Ω程度の値にする
ことができる。その結果、光誘起磁化によつて流
れる電流は、
i=v/Zin=1.8A(1800mA) (2)
となる。ジヨセフソン素子の制御電流icは前述し
たように0.5mA程度であるから、上述した電流i
=1800mAはicの3600倍になる。さらにピツクア
ツプコイル11の巻数を10ターン、光磁気変換素
子ErCrO310の厚さを400μ面積を1cm2にすると、
電流値は約6×104倍になり、0.5mA程度の電流
を流すためには、励起パワーを0.67×10-7Jまで
減少させることができる。 In liquid helium 9, pick-up coil 1
Since superconducting wire can be used as 1,
The DC resistance becomes zero. By shortening the wiring of the pick-up coil 11 so that the inductance and capacitance are small and making them equal, it is possible to lower the impedance, and it is possible to make the value Zin = about 1Ω. . As a result, the current flowing due to photo-induced magnetization is i=v/Zin=1.8A (1800mA) (2). Since the control current ic of the Josefson element is about 0.5mA as mentioned above, the above-mentioned current i
= 1800mA is 3600 times the IC. Furthermore, if the number of turns of the pick-up coil 11 is 10 turns, the thickness of the magneto-optical conversion element ErCrO 3 10 is 400μ, and the area is 1cm 2 , then
The current value increases by about 6×10 4 times, and in order to flow a current of about 0.5 mA, the excitation power can be reduced to 0.67×10 −7 J.
第4図は、光誘起磁化物質としてErCrO3を使
用した場合に、ピツクアツプコイル11に誘起さ
れる電流でジヨセフソン素子を駆動する装置の一
例を示す。 FIG. 4 shows an example of a device for driving a Josephson element with a current induced in the pick-up coil 11 when ErCrO 3 is used as the photo-induced magnetization material.
第4図において、16は永久磁石であつて、光
磁気変換素子10に最適な磁界を印加するための
ものである。ヨーク17は永久磁石16から発生
した磁界を効率的に光磁気変換素子10に導くた
めのものである。なお、ジヨセフソン素子の近く
で使用するときにはジヨセフソン素子に不必要な
磁界を印加させないために、磁気シールド装置1
8を設けることが必要である。 In FIG. 4, 16 is a permanent magnet for applying an optimum magnetic field to the magneto-optical conversion element 10. In FIG. The yoke 17 is for efficiently guiding the magnetic field generated from the permanent magnet 16 to the magneto-optical conversion element 10. In addition, when using near the Josephson element, in order to prevent unnecessary magnetic field from being applied to the Josephson element, the magnetic shielding device 1 is installed.
It is necessary to provide 8.
その他に、光誘起磁化物質として知られている
ルビーの光誘起磁化は、結晶のC軸と光の進行方
向とを平行にして励起した場合に、第5図Aに示
すように励起光を右円偏光(δ+)にすると光の
進行方向と逆方向に発生し、第5図Bに示すよう
に左円偏光(δ−)で励起すると光の進行方向に
発生するが、第5図Cに示すように、直線偏光や
偏光しない光で励起すると磁化は発生しない。な
お、この光誘起磁化は外部磁界が零でも発生す
る。 In addition, the photo-induced magnetization of ruby, which is known as a photo-induced magnetized substance, is caused by the fact that when excited with the C-axis of the crystal parallel to the direction of light propagation, the excitation light is directed to the right as shown in Figure 5A. When circularly polarized light (δ+) is used, the light is generated in the opposite direction to the traveling direction of the light, and when excited with left circularly polarized light (δ−), as shown in Figure 5B, it is generated in the traveling direction of the light, but as shown in Figure 5C. As shown, no magnetization occurs when excited with linearly polarized or unpolarized light. Note that this photo-induced magnetization occurs even when the external magnetic field is zero.
なお、光磁気変換素子については本願人の先の
出願に係る特願昭53−54025号(特公昭60−59643
号)により詳しく記載されている。 Regarding the magneto-optical conversion element, please refer to Japanese Patent Application No. 53-54025 (Japanese Patent Publication No. 59643-1983) related to the applicant's earlier application.
(No.) is described in detail.
また、第6図で示すように、誘起磁化の強さ
は、ルビー中のCr濃度によつて変わり、Cr濃度
が約1.6重量パーセントのところで最大値を示す。 Furthermore, as shown in FIG. 6, the strength of induced magnetization varies depending on the Cr concentration in ruby, and reaches its maximum value when the Cr concentration is approximately 1.6 weight percent.
面積0.27cm2で厚さ2mmの1.6重量パーセントの
試料を約200mJの円偏光で励起すると、0.25ガウ
ス程度の磁界が発生する。この値はジヨセフソン
素子を磁界で駆動する場合の最小値Φ=2.07×
10-7ガウスの約106倍に相当するので、励起光強
度を10-6倍に弱くすることができ、この場合の励
起パワーは2×10-7ジユール程度で充分である。 When a 1.6 weight percent sample with an area of 0.27 cm 2 and a thickness of 2 mm is excited with approximately 200 mJ of circularly polarized light, a magnetic field of approximately 0.25 Gauss is generated. This value is the minimum value when driving the Josephson element with a magnetic field Φ = 2.07 ×
Since this corresponds to about 10 6 times 10 −7 Gauss, the excitation light intensity can be made 10 −6 times weaker, and in this case, the excitation power of about 2×10 −7 joules is sufficient.
以上はルビー結晶のR1吸収線を、円偏光にし
たルビーレーザー光(6943Å)で励起し、実験を
室温で行つた結果であるが、液体ヘリウム温度で
磁化を発生させるためには、その温度における吸
収波長の光で励起する必要がある。 The above is the result of an experiment conducted at room temperature by exciting the R1 absorption line of a ruby crystal with circularly polarized ruby laser light (6943 Å).In order to generate magnetization at liquid helium temperature, It is necessary to excite it with light at an absorption wavelength of .
次に、光磁気変換素子から発生する磁界で直接
ジヨセフソン素子を駆動する場合の実施例を第7
図に示す。 Next, a seventh embodiment will be described in which the Josephson element is directly driven by the magnetic field generated from the magneto-optical conversion element.
As shown in the figure.
ここでジヨセフソン素子の動作原理は第1図を
参照して述べたところと全く同じであり、光誘起
磁化物質10から発生する磁界を有効に使用する
ためにパーマロイ19のような誘磁率の大きい物
質を用いる。この場合、光誘起磁化結晶の大き
さ、レーザー光の強度は素子の設置場所、および
第3図等を参照して最適に設定するものとする。
なお、このようにして透磁率の大きい物質で磁気
回路を構成することによつて複数個のジヨセフソ
ン素子を駆動することも可能である。 Here, the operating principle of the Josephson element is exactly the same as that described with reference to FIG. Use. In this case, the size of the photo-induced magnetization crystal and the intensity of the laser beam shall be optimally set with reference to the installation location of the element and FIG. 3, etc.
Note that it is also possible to drive a plurality of Josephson elements by constructing a magnetic circuit using a material with high magnetic permeability in this manner.
なお、光磁気変換素子10として、以上述べた
もののほかに、電子構造と磁気的性質が類似して
いて光学的に透明である他の希土類オーソクロマ
イト、希土類オーソフエライトを用いることもで
きる。 In addition to those described above, other rare earth orthochromites and rare earth orthoferrites, which have similar electronic structures and magnetic properties and are optically transparent, can also be used as the magneto-optical conversion element 10.
また、光磁気変換素子10に入射する信号光の
反射損失を軽減するために、かかる素子10の光
入射面には無反射コーテングを施し、裏面には全
反射コーテングを施し、裏面で反射した光や素子
から発生して不要な光を光フアイバーケーブル等
を使用して冷凍機の外へ導くことによつて寒剤の
消費量を軽減させることができる。 In addition, in order to reduce the reflection loss of the signal light incident on the magneto-optical conversion element 10, the light incident surface of the element 10 is coated with a non-reflection coating, and the back surface is coated with a total reflection coating, so that the light reflected on the back surface is coated with a total reflection coating. The amount of cryogen consumption can be reduced by guiding unnecessary light generated from the cryogen and elements to the outside of the refrigerator using an optical fiber cable or the like.
第8図は光磁気変換素子を使用した本発明ジヨ
セフソン駆動装置の概略構成を示す。ここで、2
1は、例えば、半導体レーザー、発光ダイオー
ド、色素レーザーなどから成る光源で、信号電流
を対応した信号光に変換するものである。この光
源21から発生する光を熱伝導の悪い光フアイバ
ーケーブル22を介して容器8内の液体ヘリウム
9中にセツトしてある装置本体中の光磁気変換素
子10に導く。この素子10により信号光に対応
した磁界を発生させて、第4図および第7図に示
したようにしてジヨセフソン素子23を駆動す
る。なお、容器8は他の容器24内の液体窒素2
5により冷却しておくものとする。 FIG. 8 shows a schematic configuration of the Josephson drive device of the present invention using a magneto-optical conversion element. Here, 2
Reference numeral 1 denotes a light source composed of, for example, a semiconductor laser, a light emitting diode, a dye laser, etc., which converts a signal current into a corresponding signal light. Light generated from this light source 21 is guided to a magneto-optical conversion element 10 in the main body of the apparatus, which is set in liquid helium 9 in a container 8, via an optical fiber cable 22 with poor thermal conductivity. This element 10 generates a magnetic field corresponding to the signal light to drive the Josephson element 23 as shown in FIGS. 4 and 7. Note that the container 8 is the liquid nitrogen 2 in the other container 24.
It shall be cooled according to step 5.
なお、第7図に示したように、光誘起磁界で直
接ジヨセフソン素子を駆動する装置においては、
第9図に示すような光偏光器を用いて光を偏向し
て走査し、あるいはアドレス指定することによつ
て時分割で多数のジヨセフソン素子を順次に駆動
することができる。 In addition, as shown in Fig. 7, in a device that directly drives a Josephson element with a photo-induced magnetic field,
By deflecting and scanning the light using a light polarizer as shown in FIG. 9, or by addressing, it is possible to sequentially drive a large number of Josephson elements in a time-division manner.
ここで、26は光変調器であつて、光変調信号
発生器27の信号電圧で入射光L2を円偏光の光
28に変換する。この円偏光の光28をさらに光
偏向信号発生器29によつて駆動される光偏向器
30で偏向し、次いでレンズ31で平行光線にし
て光誘起磁化結晶10に照射する。この結晶10
から光誘起磁界32を発生させることにより多数
のジヨセフソン素子33を駆動することができ
る。 Here, 26 is an optical modulator that converts incident light L 2 into circularly polarized light 28 using a signal voltage from an optical modulation signal generator 27 . This circularly polarized light 28 is further deflected by an optical deflector 30 driven by an optical deflection signal generator 29, and then converted into parallel light by a lens 31 and irradiated onto the photoinduced magnetization crystal 10. This crystal 10
A large number of Josephson elements 33 can be driven by generating a photo-induced magnetic field 32 from the photo-induced magnetic field 32 .
以上述べたところから明らかなように、本発明
によれば、以下の効果が得られる。。すなわち、
銅線より2桁以上も熱伝導率の少ない光フアイバ
ーケーブルを用いて室温にある入力端末から装置
本体へ信号を伝送するので、寒剤の消費量を著し
く少なくすることができる。また、多分岐の光フ
アイバーケーブルを使用することにより一度に多
数のジヨセフソン素子を容易にスイツチングする
ことができる。 As is clear from the above description, according to the present invention, the following effects can be obtained. . That is,
Since signals are transmitted from the input terminal at room temperature to the main body of the device using optical fiber cables, which have thermal conductivity two orders of magnitude lower than copper wires, the consumption of cryogen can be significantly reduced. Further, by using a multi-branch optical fiber cable, it is possible to easily switch a large number of Josephson elements at once.
さらにまた、光信号は電気雑音と干渉しないの
で、外部から電気的な雑音が入りにくく、ジヨセ
フソン素子の誤動作を少なくすることができると
いう利点がある。 Furthermore, since the optical signal does not interfere with electrical noise, it is difficult for electrical noise to enter from the outside, and there is an advantage that malfunction of the Josephson device can be reduced.
さらに加えて、第3図に示した光誘起磁界をピ
ツクアツプコイルにより電気信号に変換する装置
は、素子に直接電流を流し込む電流注入形ジヨセ
フソン素子のスイツチングにも使用することがで
きる。しかもまた、ピツクアツプコイルや制御線
に超伝導線を使用することにより、熱の発生を防
止することが可能である。 Additionally, the device shown in FIG. 3, which converts a photo-induced magnetic field into an electrical signal using a pickup coil, can also be used for switching a current injection type Josephson device in which a current is directly applied to the device. Moreover, by using superconducting wire for the pickup coil and control wire, it is possible to prevent heat generation.
第1図はトンネル接合形ジヨセフソン素子の構
造の一例を示す斜視図、第2図は光誘起磁化測定
系の一例を示すブロツク線図、第3図は光誘起信
号電圧の磁界依存性を示す特性曲線図、第4図は
本発明駆動装置の一例として、光誘起磁化物質か
ら発生する電流によりジヨセフソン素子を駆動す
る場合を示す斜視図、第5図A〜Cはルビーの光
誘起磁化方向の偏光依存性の説明図、第6図はル
ビーの光誘起磁化のCr濃度依存性を示す特性曲
線図、第7図は光誘起磁界により直接、ジヨセフ
ソン素子を駆動する本発明駆動装置の一例を示す
斜視図、第8図は本発明駆動装置の一例を示す概
略図、第9図は光偏向器を使用した本発明駆動装
置の他の例を示すブロツク線図である。
1……対向電極、2……基部電極、3……酸化
膜、4……入力信号線、5……素子電流、6……
入力信号電流、7……グランドプレーン、8,2
4……容器、9……液体ヘリウム、10……光磁
気変換素子、11……ピツクアツプコイル、12
……同軸ケーブル、13……オシロスコープ、1
4……ビームスプリツター、15……パイプラナ
ー光電管、16……永久磁石、17……ヨーク、
18……磁気シールド装置、19……パーマロ
イ、20,28……円偏光された光、21……光
源、22……光フアイバーケーブル、23,33
……ジヨセフソン素子、25……液体窒素、26
……光変調器、27……光変調信号発生器、29
……光偏向信号発生器、30……光偏向器、31
……レンズ、32……光誘起磁界、L1,L2,L3
……励起用レーザー光。
Fig. 1 is a perspective view showing an example of the structure of a tunnel junction Josephson device, Fig. 2 is a block diagram showing an example of a photoinduced magnetization measurement system, and Fig. 3 is a characteristic showing the magnetic field dependence of photoinduced signal voltage. 4 is a perspective view showing a case where a Josephson element is driven by a current generated from a photo-induced magnetized substance as an example of the driving device of the present invention, and FIG. 5 A to C are polarized light in the direction of photo-induced magnetization of ruby. Fig. 6 is a characteristic curve diagram showing the dependence of photo-induced magnetization of ruby on Cr concentration; Fig. 7 is a perspective view showing an example of the driving device of the present invention that directly drives a Josephson element by a photo-induced magnetic field. 8 is a schematic diagram showing an example of the driving device of the present invention, and FIG. 9 is a block diagram showing another example of the driving device of the present invention using an optical deflector. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Counter electrode, 2... Base electrode, 3... Oxide film, 4... Input signal line, 5... Element current, 6...
Input signal current, 7...Ground plane, 8,2
4... Container, 9... Liquid helium, 10... Magneto-optical conversion element, 11... Pick-up coil, 12
... Coaxial cable, 13 ... Oscilloscope, 1
4...beam splitter, 15...piplanar phototube, 16...permanent magnet, 17...yoke,
18... Magnetic shielding device, 19... Permalloy, 20, 28... Circularly polarized light, 21... Light source, 22... Optical fiber cable, 23, 33
... Josephson element, 25 ... Liquid nitrogen, 26
... Optical modulator, 27 ... Optical modulation signal generator, 29
...Optical deflection signal generator, 30... Optical deflector, 31
...Lens, 32...Light-induced magnetic field, L 1 , L 2 , L 3
... Laser light for excitation.
Claims (1)
てなるジヨセフソン素子の駆動装置において、ジ
ヨセフソン素子に近接して配置された光磁気変換
素子に光フアイバケーブルを通して光を照射して
磁界を発生させ、この磁界により前記ジヨセフソ
ン素子のスイツチングを行うようにしたことを特
徴とするジヨセフソン素子駆動装置。1. In a driving device for a Josephson device, which includes a pair of superconducting lines facing each other with an insulating layer interposed therebetween, a magneto-optical conversion element placed close to the Josephson device is irradiated with light through an optical fiber cable to generate a magnetic field, A Josephson element driving device characterized in that the Josephson element is switched by this magnetic field.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57143273A JPS5933931A (en) | 1982-08-20 | 1982-08-20 | Josephson element driving device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57143273A JPS5933931A (en) | 1982-08-20 | 1982-08-20 | Josephson element driving device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5933931A JPS5933931A (en) | 1984-02-24 |
| JPH0259653B2 true JPH0259653B2 (en) | 1990-12-13 |
Family
ID=15334909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57143273A Granted JPS5933931A (en) | 1982-08-20 | 1982-08-20 | Josephson element driving device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5933931A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01119988A (en) * | 1987-11-04 | 1989-05-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optical information storage element and optical information storage method |
| US5225736A (en) * | 1988-06-27 | 1993-07-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Color cathode ray tube apparatus |
| CN106969534A (en) * | 2017-03-24 | 2017-07-21 | 张模辉 | A kind of optomagnetic converting system and method |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6059643B2 (en) * | 1978-05-09 | 1985-12-26 | 日本放送協会 | magneto-optical converter |
-
1982
- 1982-08-20 JP JP57143273A patent/JPS5933931A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5933931A (en) | 1984-02-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10454592B2 (en) | Optical interconnect in spin-based computation and communication systems | |
| Scott et al. | Magnetooptic properties and applications of bismuth substituted iron garnets | |
| US5483161A (en) | Faraday effect continuous circuit flux concentrating magnetic field sensor | |
| US4686678A (en) | Semiconductor laser apparatus with isolator | |
| JPH06213976A (en) | Magneto-optical probe | |
| US6912080B2 (en) | Magneto-optic modulator and optical communication system using the same | |
| JPH0259653B2 (en) | ||
| US10712632B2 (en) | Systems and methods for optical computing and amplifying | |
| JPS5812675B2 (en) | bubble memory drive | |
| CA2131124A1 (en) | Faraday rotator | |
| EP0244248B1 (en) | Electro-optic sampler | |
| US4550983A (en) | Magneto-optic device for the control of electromagnetic radiation | |
| Smith | Magnetic films and optics in computer memories | |
| Yoshino | Compact and highly efficient Faraday rotators using relatively low Verdet constant Faraday materials | |
| US4229805A (en) | Magnetic bubble-domain device | |
| Kemmet et al. | Current-controlled, high-speed magneto-optic switching | |
| JP2002510401A (en) | Equipment for modulation and data transmission of optical radiation | |
| US4323984A (en) | Switching equipment using magnetic domains | |
| Helseth et al. | Detection of magnetic data using a magnetooptic indicator | |
| JP4330923B2 (en) | Optical isolator integrated magneto-optical modulator, method for manufacturing the same, and optical communication system using the optical isolator integrated magneto-optical modulator | |
| JPH01133027A (en) | optical parts | |
| US4322818A (en) | Magnetic bubble memory device | |
| JPH11330585A (en) | Magnetization control method, magnetic function element, information recording method, information recording element, and variable resistance element | |
| US3421154A (en) | Optical memory system | |
| JPH0495919A (en) | Magnetic field application structure of magnetooptic element |