• Українська
  • English
ISSN 2415-3400 (Online)
ISSN 1028-821X (Print)

НОРМАЛЬНА ТА АНОМАЛЬНА ДИСПЕРСІЯ СЛАБОНЕЛІНІЙНИХ ЛОКАЛІЗОВАНИХ МОД У ПЛАСТИНІ ШАРУВАТОГО НАДПРОВІДНИКА

Рубрика: 
РАДІОФІЗИКА ТВЕРДОГО ТІЛА ТА ПЛАЗМИ
Апостолов, СC, Кадигроб, ДВ, Ніколаєнко, OА, Майзеліс, ЗO, Шматько, ОО, Ямпольський, ВO
Organization: 

Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН України
12, вул. Акад. Проскури, Харків, 61085, Україна
E-mail: yam@ire.kharkov.ua

Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна
4, майдан Свободи, Харків, 61022, Україна
https://doi.org/10.15407/rej2017.04.031
Мова: російська
Анотація: 

Теоретично досліджуються слабонелінійні локалізовані електромагнітні моди у пластині шаруватого надпровідника. Передбачається, що пластина знаходиться в однорідному діелектричному оточенні, надпровідні шари перпендикулярні поверхні пластини, а моди поширюються поперек шарів. Завдяки сильній анізотропії джозефсонівської плазми в шаруватих надпровідниках, локалізовані моди можуть володіти незвичайними дисперсійними властивостями.

Електромагнітне поле в шаруватому надпровіднику визначається розподілом калібрувально-інваріантної різниці фаз параметра порядку, яка задовольняє системі зв’язаних синусоїдальних рівнянь Гордона. На підставі рішення цих рівнянь, а також рівнянь Максвелла в діелектричному оточенні, можуть бути отримані дисперсійні співвідношення для локалізованих електромагнітних мод.

Встановлено, що у певному діапазоні параметрів дисперсія таких локалізованих мод виявляється аномальною. На дисперсійних кривих виявлено точки, де групова швидкість мод може обертатися в нуль. Крім того, нелінійність призводить до того, що дисперсійні співвідношення містять амплітуду локалізованої моди.

Завдяки тому, що в нелінійному випадку дисперсійні співвідношення містять амплітуду локалізованої моди, відкривається можливість для спостереження явища зупинки світла локалізованих мод у пластині шаруватого надпровідника.
Ключові слова: аномальна дисперсія, локалізовані моди, шаруватий надпровідник

Стаття надійшла до редакції 18.10.2017
PACS 52.35.Mw, 73.20.Mf, 74.72.-h​
УДК 535.42, 537.8
Radiofiz. elektron. 2017, 22(4): 31-38
Повний текст (PDF)
 

References: 
  1. Kleiner R., Steinmeyer F., Kunkel G., Muller P. Intrinsic Josephson effects in Bi2Sr2CaCu2O8+d single crystals. Phys. Rev. Lett. 1992. Vol. 68, Iss. 15. P. 2394–2397. DOI:10.1103/PhysRevLett.68.2394
  2. Brandt E. H. The flux-line lattice in superconductors. Rep. Prog. Phys. 1995. Vol. 58, N 11. P. 1465–1594. DOI:10.1088/0034-4885/58/11/003
  3. Savel'ev S., Yampol'skii V. A., Rakhmanov A. L., Nori F. Terahertz Josephson plasma waves in layered superconductors: spectrum, generation, nonlinear and quantum phenomena. Rep. Prog. Phys. 2010. Vol. 73. P. 026501(49 p.). DOI:10.1088/0034-4885/73/2/026501
  4. Tonouchi M. Cutting-edge terahertz technology. Nat. Photonics. 2007. Vol. 1, Iss. 2. P. 97–105. DOI:10.1038/nphoton.2007.3
  5. Capasso F., Gmachl C., Sivco D. L., Cho A. Y. Quantum Cascade Lasers. Phys. Today. 2002. Vol. 55, Iss. 5. P. 34–40. DOI:10.1063/1.1485582
  6. Koshelets V. P., Shitov S. V. Integrated superconducting receivers. Supercond. Sci. Technol. 2000. Vol. 13, Iss. 5. P. R53–R69. DOI:10.1088/0953-2048/13/5/201
  7. Kleiner R. Filling the Terahertz Gap. Science. 2007. Vol. 318, Iss. 5854. P. 1254–1255. DOI:10.1126/science.1151373
  8. Mills D. L. Nonlinear optics: basic concepts. Berlin: Springer, 1998. 263 p.
  9. Rajaraman, R. Solitons and Instantons: An Introduction to Solitons and Instantons in Quantum Field Theory. Amsterdam: North-Holland, 1987. 418 p.
  10. Savel'ev S., Rakhmanov A. L., Yampol'skii V. A., Nori F. Analogs of nonlinear optics using Tera-Hertz Josephson plasma waves in layered superconductors. Nat. Phys. 2006. Vol. 2, Iss. 8. P. 521–525. DOI:10.1038/nphys358
  11. Yampol'skii V. A., Savel'ev S., Slipchenko T. M., Rakhmanov A. L., Nori F. Nonlinear Josephson plasma waves in slabs of layered superconductors. Physica C. 2008. Vol. 468, Iss. 7. P. 499–502. DOI:10.1016/j.physc.2007.11.017
  12. Yampol'skii V. A., Slipchenko T. M., Mayzelis Z. A.,  Kadygrob D. V., Apostolov S. S., Savel'ev S. E., Nori F. Hysteretic jumps in the response of layered superconductors to electromagnetic fields. Phys. Rev. B. 2008. Vol. 78, Iss. 18. P. 184504 (6 p.). DOI:10.1103/PhysRevB.78.184504
  13. Savel'ev S. E., Yampol'skii V. A., Nori F. Layered superconductors as nonlinear waveguides for terahertz waves. Phys. Rev. B. 2007. Vol. 75, Iss. 18. P. 184503 (8 p.). DOI:10.1103/PhysRevB.75.184503
  14. Pendry J. B. Negative Refraction Makes a Perfect Lens. Phys. Rev. Lett. 2000. Vol. 85, Iss. 18. P. 3966–3969. DOI:10.1103/PhysRevLett.85.3966
  15. Shelby R. A., Smith D. R., Schultz S. Experimental Verification of a Negative Index of Refraction. Science. 2001. Vol. 292. P. 77–79. DOI:10.1126/science.1058847
  16. Веселаго В. Г. Электродинамика материалов с отрицательным коэффициентом преломления. Успехи физических наук. 2003. T. 173, № 7. C. 790–794.
  17. Rakhmanov A. L., Yampol'skii V. A., Fan J. A., Capasso F., Nori F. Layered superconductors as negative-refractive-index metamaterials. Phys. Rev. B. 2010. Vol. 81, Iss. 17, P. 075101 (6 p.). DOI:10.1103/PhysRevB.81.075101
  18. Golick V.A., Kadygrob D. V., Yampol'skii V. A., Rakhmanov A. L., Ivanov B. A., Nori F. Surface Josephson Plasma Waves in Layered Superconductors above the Plasma Frequency: Evidence for a Negative Index of Refraction. Phys. Rev. Lett. 2010. Vol. 104, Iss. 18. P. 187003 (4 p.). DOI:10.1103/PhysRevLett.104.187003
  19. Apostolov S. S., Maizelis Z. A., Yampol'skii V. A., Havrilenko V. I. Anomalous dispersion of surface and waveguide modes in layered superconductor slabs. Low Temp. Phys. 2017. Vol. 43, Iss. 2. P. 296–302. DOI:10.1063/1.4977740
  20. Averkov Yu. O., Yakovenko V. M., Yampol’skii V. A.,  Nori F. Oblique surface Josephson plasma waves in layered superconductors. Phys. Rev. B. 2013. Vol. 87, Iss. 5. P. 054505 (8 p.). DOI:10.1103/PhysRevB.87.054505
  21. Artemenko S. N., Remizov S. V. Stability, collective modes and radiation from sliding Josephson vortex lattice in layered superconductors. Physica C. 2001. Vol. 362, Iss. 1–4. P. 200–204. DOI:10.1016/S0921-4534(01)00670-0
  22. Helm Ch., Bulaevskii L. N. Optical properties of layered superconductors near the Josephson plasma resonance. Phys. Rev. B. 2002. Vol. 66, Iss. 9. P. 094514 (23 p.). DOI:10.1103/PhysRevB.66.094514
  23. Шмидт В. В. Введение в физику сверхпроводников. Изд. 2-е испр. и доп. Москва: МЦНМО, 2000. 402 с.
  24. Косевич А. М., Ковалев А. С. Введение в нелинейную физическую механику. Киев: Наук. думка, 1989. 304 с.
  25. Ландау Л. Д., Лифшиц E. М. Теоретическая физика. Т. 1. Механика. 5-е изд. Москва: Физматлит, 2004. 224 с.