超伝導オプティカルフラックスメモリーの開発

超导光通量存储器的研制

• 批准号: 09750385
• 负责人: 斗内 政吉
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750385/
• 关键词: 酸化物高温超電導体; フェムト秒光パルス; 超伝導電流光変調; テラヘルツ電磁波; 光メモリー; 光磁束変換; 光インターフェイス; 画像メモリー; 酸化物高温超伝導体

パルス幅50フェムト秒の光パルスを用いて、超伝導電流を変調し、磁気エネルギーを超高速制御することにより、超伝導ループ中での、磁束量子の生成・制御・消滅に成功した。このとき、テラヘルツ電磁波放射マッピング法を用いて、磁束及び超伝導電流分布の非破壊・非接触観測装置を開発した。磁束膜厚約100nmのYBa_2Cu_3O_<7-δ>,薄膜を用いて、超伝導ループを形成し、超伝導電流を印可した状態、或いは約1mTの外部磁場印可した状態でその一部に、直径約25μmの光パルスを照射し、磁束を生成した後、外部電流或いは外部磁場を除去した状態で、光照射し、放射されるテラヘルツ電磁波を観測することで、磁束の量子の存在を検出し、その磁束量を見積もった。その結果、フェムト秒レーザー励起により生成・変調される磁束量子を、20個単位の分解能で観測することに成功し、様々な実験結果から、この現象は従来の理論では説明できない新しい現象であることを示した。一方、この現象を基盤として、単一磁束量子の制御が可能となる超伝導光磁束トラップメモリーの設計を行った。設計デバイスは、光により磁束量子を制御する超伝導ループと、捕獲された磁束を検出する超伝導量子干渉デバイス(スクイド)を組み合わせることとし、そんスクイドの配置について検討した。その結果、超伝導ループ中に光誘起された単一磁束量子に発生する磁場が観測可能であることを明らかとし、超伝導ループに、スクイドを直結したデバイスが最も有力な構造であることを示した。

通过使用脉宽为50飞秒的光脉冲调制超导电流并超高速控制磁能，成功地在超导回路中产生、控制和湮灭磁通量子。这次，我们开发了一种采用太赫兹电磁辐射测绘方法的无损、非接触式磁通量和超导电流分布观测装置。使用磁通厚度约为100 nm的YBa_2Cu_3O_<7-δ>薄膜形成超导环路，环路的一部分直径约为25μm照射光脉冲产生磁通量后，在除去外部电流或外部磁场的情况下，通过观察照射光发出的太赫兹电磁波，并检测磁通量，可以检测磁通量量子的存在。结果，我们成功地观测到了分辨率为20的飞秒激光激发产生和调制的磁通量量子，各种实验结果表明，这种现象是传统理论无法解释的新现象。另一方面，基于这种现象，我们设计了一种超导光通量陷阱存储器，可以控制单个通量量子。设计的装置结合了用光控制磁通量量子的超导回路和检测捕获磁通量的超导量子干涉装置（SQUID），并对SQUID的排列进行了研究。结果表明，可以观测到超导环路中光感单磁通量子产生的磁场，并且表明将SQUID直接连接到超导环路的装置是最有效的。有前途的结构。

项目成果

M.Tonouchi: "Terahertz emission properties from flux-trapped YBCO thin films" Physica C. 293. 82-86 (1997)

M.Tonouchi：“通量捕获 YBCO 薄膜的太赫兹发射特性”Physica C. 293. 82-86 (1997)

M.Tonouchi: "Detection and Storage of Femtosecond Laser Pulse Signals by Optical Magnetic-Flux-Generation in a YBCO Thin Film Loop" IEEE Appl.Supercond.(1999)

M.Tonouchi：“通过 YBCO 薄膜环中的光磁通量生成检测和存储飞秒激光脉冲信号”IEEE Appl.Supercond.(1999)

M.Tonouchi: "Visualization of Optically Controlled Magnetic Flux in YBa_2Cu_3O_7_-_δ Thin Film Loop by Terahertz Radiation Imaging" Jpn.J.Appl.Phys.Part 2. 37・11A. L1301-L1303 (1998)

M.Tonouchi：“通过太赫兹辐射成像实现 YBa_2Cu_3O_7_-_δ 薄膜环中光控磁通量的可视化”Jpn.J.Appl.Phys.Part 2. 37・11A (1998)。

斗内政吉: "酸化物高温超伝導体の超高速光応答とテラヘルツ電磁波の発生" FEDジャーナル. 8・1. 34-38 (1997)

户内正吉：“高温氧化物超导体的超快光学响应和太赫兹电磁波的产生”FED Journal 8・1（1997）。

M.Tonouchi: "Control of magnetic flux in a YBa_2Cu_3O_7_-_δ thin loop using femtosecond laser pulses" Appl.Phys.Lett.71・16. 2364-2366 (1997)

M.Tonouchi：“使用飞秒激光脉冲控制 YBa_2Cu_3O_7_-_δ 薄环中的磁通量”Appl.Phys.Lett.71・16（1997）。