Enhanced transmission of nonlinear terahertz electromagnetic waves in layered superconductors via excitation of localized waves

Анотація

Представлено теоретичне дослідження проходження терагерцових хвиль через шарувату надпровідну пластину, відокремлену від навколишнього діелектричного середовища ізоляційними проміжками. Аналіз виконано в межах нелінійної електродинаміки шаруватих надпровідників, де джозефсонівська нелінійність сильно впливає на поширення хвиль поблизу джозефсонівської плазмової частоти. Виведено повний набір рівнянь, що описують розподіл електромагнітного поля та коефіцієнт проходження для довільної товщини пластини, товщини ізолюючого проміжку, кута падіння та амплітуди хвилі. Аналіз обмежено ТМ-поляризованими хвилями, частотами, близькими до джозефсонівської плазмової частоти, слабкою джозефсонівською нелінійністю та відсутністю дисипації. Отримані результати виявляють виражену нелінійну та гістерезисну залежність коефіцієнта проходження від амплітуди падаючої хвилі та демонструють можливість резонансних режимів проходження. Особлива увага приділяється збудженню нелінійних локалізованих джозефсонівських плазмових хвиль. Показано, що ці локалізовані моди можуть підсилювати проходження електромагнітних хвиль через структуру та, за певних резонансних умов, призводити до повної прозорості.