Intense terahertz emission from intrinsic Josephson junctions by external heat control
提出了一种利用外部局部加热实现本征约瑟夫森结（IJJ）强太赫兹（THz）辐射的实用方法，并从理论上进行了论证。由局部加热引起的人工温度分布强烈激发IJs内的约瑟夫森等离子体波。因此，THz波的发射功率急剧增强，并且其可以达到mW量级。我们的研究结果表明，使用局部热控制是一个强大的方法来实现实用的固态太赫兹发射器的IJs的基础上。
2014-02-12 cond-mat.supr-con
Quantum dynamics of a $4π$-kink in Josephson junctions parallel arrays with large kinetic inductances
对大动态电感约瑟夫森结平行阵列中捕获的\textit{two}磁通子的量子动力学进行了理论研究。两个被捕获的MF的约瑟夫森相位分布满足拓扑约束，即，约瑟夫森相位沿JJPA的总变化为$4π$。在这样的JJPA中，约瑟夫森相位分布的特征长度（MF的“尺寸”）急剧减小到小于单个单元尺寸。两个极端的动态模式将被区分：两个弱相互作用的MF和两个合并的MF，即，$4π$ -扭结。考虑到位于同一或相邻胞元中的两个微扰子之间的排斥相互作用，我们得到了量子$4π$ -扭结的能带谱$E_{4π}(p)$。$4π$ -扭结的相干量子动力学表明，量子拍频的频率和振幅强烈偏离两个独立的MF观察到的。在施加频率为$f$的直流和交流偏置电流的存在下，$4π$ -扭结的弱非相干量子动力学导致布洛赫振荡和种子电流阶跃，其值$I^{(n)}_{4π}=enf$比两个独立MF的值小两倍。
2022-06-10 cond-mat.supr-con
Principles of 2D terahertz spectroscopy of collective excitations: the case of Josephson plasmons in layered superconductors
本文发展了层状超导体中约瑟夫森等离激元共振的二维太赫兹光谱学（2DTS）理论，揭示在临界温度附近涨落主导的非线性响应源于反向传播等离激元的光学参量驱动，为实验提供解释并拓展了应用意义。
2024-01-10 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Depinning of kinks in a Josephson-junction ratchet array
我们用一个制作的圆形约瑟夫森结阵列测量了棘轮势阱中被俘获扭结的脱钉效应。我们的棘轮系统由一个平行阵列的交界处交替的细胞电感和结面积。我们比较了这种棘轮阵列与其他圆形阵列。我们发现实验和数值解的脱钉电流依赖于我们的棘轮环中所施加的电流的方向。我们还发现其他属性的脱钉电流与外加电场，如一个长周期和反射对称性的缺乏，我们可以解释分析。
1999-11-29 cond-mat.supr-con
Mobile $π-$kinks and half-integer zero-field-like steps in highly discrete alternating $0-π$ Josephson junction arrays
数值研究了一维、高度离散、交替排列的$0-$和$π-$约瑟夫森结在恒定偏置电流和零磁场下的动力学。计算的电流-电压特性表现出半整数和整数零场的步骤，偶数和奇数的结的总数，分别。瞬时相位的检查表明，在前一种情况下，支持单个$π-$扭结激发（离散半通量子），其在阵列中的传播引起$1/2-$步骤，而在后一种情况下，出现一对$π-$扭结- $π-$反扭结，其传播引起$1-$步骤。当在阵列中插入额外的$2π-$扭结时，它们经受细分，将它们自身转化为两个紧密间隔的$π-$扭结。当它们与单个$π-$扭结或$π-$扭结- $π-$反扭结对一起在阵列中传播时，它们分别产生更高的半整数或整数零场样阶跃。
2007-12-05 cond-mat.supr-con
Kinky Behavior in Josephson Junctions
本文非微扰地分析了两个BCS超导体通过安德森杂质耦合的约瑟夫森结的行为。我们恢复早期的微扰结果发现，一个$δ=π$相位差是首选的杂质是单占据和现场库仑相互作用是大的。我们发现了一种新的中间相，其中$δ=0$和$δ=π$之一是稳定的，而另一个是亚稳定的，能量$E(δ)$有一个扭结之间的某个地方。作为扭结的结果，结的$I-V$特性在低电压下被修改。
1998-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Polarization Enhancement of terahertz radiation generated by intrinsic Josephson junctions in a truncated edge square Bi_{2}Sr_{2}CaCu_{2}O_{8+δ} mesa
在这项研究中，我们研究了太赫兹辐射的截断边缘正方形台面结构制成的超导Bi_{2} Sr_{2} CaCu_{2} O_{8+δ}。使用商业软件，偏振特性的确定，并介绍，同时考虑到集肤效应。通过对设计进行参数化研究，在模拟中提高了轴比。
2016-05-09 cond-mat.supr-con
Stationary phase-kink states and dynamical phase transitions controlled by surface impedance in THz wave emission from intrinsic Josephson junctions
作为表征本征约瑟夫森结在无外场条件下的THz波发射的可能态，人们提出了类McCumber态和$π$ -相位扭折态。在本文中，它是数值表明，这两个国家是固定的根据偏置电流$J$和表面阻抗$Z$。对于低$J$和小$Z$，McCumber样状态是稳定的。对于更高的$J$，$π$ -相位扭结状态伴随着沿c轴对称性破缺是稳定的，即使对于Z=1，虽然强发射附近的腔谐振点只发生在较大的$Z$。精确地比较了Z=1和10的不同发射行为。计算了$1 \le Z \le 10$的动力学相图和最强发射时的最佳$Z$值。
2009-09-10 cond-mat.supr-con
Mechanism of Terahertz Electromagnetic Wave Emission from Intrinsic Josephson Junctions
利用三维平行六面体模型计算了本征约瑟夫森结在外加电流作用下的约瑟夫森等离子体波的腔共振模。激发的约瑟夫森等离子体的电磁（EM）波在样品表面被转换为THz EM波。超导体序参量的静态相位扭折所伴随的腔模已被深入研究。相位扭折引起了扭折附近序参量振幅的空间调制，降低了超导凝聚能。约瑟夫森等离子体在真空中除了发射EM波之外还产生磁场。这种磁能决定了腔模的方向。考虑到上述事实，我们得到了尖锐的共振峰的I-V曲线和相当大的功率的连续和相干太赫兹波发射的腔共振。发射频率与样品短边的长度成反比，与实验结果一致。
2008-10-29 cond-mat.supr-con
Josephson mixers for terahertz detection
本文报道了离子辐照YBa2Cu3O7约瑟夫森结在太赫兹天线中的高频混频特性的实验和理论研究。我们研究了本振功率和频率对器件性能的影响。实验数据进行了比较与理论预测的一般三端口模型的混频器，其中的交界处所描述的并联结模型。在不同的频率范围内，跨越以上和以下的结的特征频率fc的转换效率得到了很好的协议。
2014-05-23 cond-mat.supr-con
Emission of Terahertz Waves from Stacks of Intrinsic Josephson Junctions
通过将介观Bi2Sr2CaCu2O8（BSCCO）晶体图案化成电磁谐振器，大量本征约瑟夫森结的振荡可以同步到宏观相干态，并伴随着强连续波太赫兹辐射的发射。发射的温度依赖性由谐振器中的自加热的相互作用和本征约瑟夫森结的再俘获决定，这可以产生发射功率的强烈非单调温度依赖性。此外，谐振器的适当成形产生具有电压可调谐发射频率的太赫兹源。
2009-01-27 cond-mat.supr-con
Revealing the frequency-dependent oscillations in the nonlinear terahertz response induced by the Josephson current
本研究利用太赫兹泵浦-探测光谱观测高温超导铜氧化物 c 轴响应中与探测频率线性相关的振荡，并通过 Josephson 三阶非线性电动力学与界面发射理论加以解释。
2023-11-02 cond-mat.supr-con
Cavity mode identification for coherent terahertz emission from a nearly square stack of intrinsic Josephson junctions
Kyoto University（京都大学）；University of Tsukuba（筑波大学）
研究通过观测可调谐发射和模拟散射谱，识别出正方形结构内生约瑟夫森结中激发的横向磁模，验证了腔体共振与太赫兹发射的关系。
2015-09-10 cond-mat.supr-con
Terahertz Radiation Power Characterization and Optimization of Stack of Intrinsic Josephson Junctions
本文分析了层状高温超导体台面结构中本征约瑟夫森结叠层的太赫兹辐射。辐射功率的几何参数，腔波导边界，和磁和电偏置的依赖关系进行了研究。这已经完成了先前提出的耦合sine-Gordon方程，其特征在于本征约瑟夫森结的堆栈的电磁动力学的数值计算。使用这些耦合方程得到的数值结果，设计参数，如台面结构的尺寸和施加的磁场和直流电流的大小对辐射功率的增强的效果进行了研究。因此，相对于这些考虑的参数优化辐射功率。通过改变结的层数，我们还研究了本征约瑟夫森结的数目对总辐射功率的影响。这一部分的结果也与以前的分析模型进行了比较。
2012-05-13 cond-mat.supr-con
Sub-terahertz sound excitation and detection by long Josephson junction
报道了利用长约瑟夫森结产生和探测亚太赫兹声波的实验观察。这种效应被发现在光谱测量亚太赫兹电磁辐射从磁通流振荡器（FFO）沉积在光学抛光的硅衬底。由FFO产生的声波和Si衬底的底表面反射的反向作用导致FFO IVC中出现共振台阶，对于0.3 mm衬底厚度，其间距小至29 nV;这些台阶在发射光谱中以明显的共振结构表现出来，其间距约为14 MHz，精确地根据约瑟夫森关系。声波产生和检测的FFO的机制进行了讨论，采用FFO频率稳定的发现效果的可能性已被证明。已经开发并证明了一种简单可靠的抑制超细谐振结构的方法;本发明允许在任何期望的频率下进行连续频率调谐和FFO锁相，所有这些对于大多数应用都是至关重要的。
2014-01-27 cond-mat.supr-con
Terahertz phase slips in striped La$_{2-x}$Ba$_x$CuO$_4$
高- $T_C$铜酸盐的层间输运是由穿过CuO $_2$平面的超导隧穿介导的。由于这个原因，太赫兹频率光学响应由一个或多个约瑟夫森等离子体共振主导，并且在隧穿超电流接近其临界值$I_C$的场处变得高度非线性。这些大的太赫兹非线性实际上是超导传输的标志。然而，令人惊讶的是，它们已经在La $_{2-x}$ Ba $_x$ CuO $_4$中被记录，对于接近$x=1/8$的掺杂值也高于$T_C$，并且被解释为条纹相中的超流动性的指示。在这里，电场诱导二次谐波（EFISH）是用来研究的时间依赖的层间电压的动力学时，La $_{2-x}$ Ba $_x$ CuO $_4$驱动与大幅度太赫兹脉冲，在正常状态下约瑟夫森隧道的其他特征签名搜索。我们表明，这种方法是敏感的电压异常与2 $π$约瑟夫森相位滑移，附近的$x=1/8$观察到低于和高于$T_C$。这些结果证明了一个新的制度的非线性输运的股票功能的波动条纹和超导相动力学。
2022-02-09 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Response and Amplification of Terahertz Electromagnetic Waves in Intrinsic Josephson Junctions of Layered High-Tc Superconductor
研究了叠层本征约瑟夫森结（IJJ）对太赫兹电磁辐射的响应。当入射频率等于腔体频率之一时，IJJ叠层可以实现对电磁波的显著放大。辐照激发结中的π相位扭结，当偏压被调谐时，其激发腔谐振。然后，大量的直流能量被泵入约瑟夫森等离子体振荡，入射波被放大。从腔体共振时产生的IV特性中的深电流阶跃，该系统也可用于太赫兹波的探测。
2010-07-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Optimal Condition for Strong Terahertz Radiation from Intrinsic Josephson Junctions
为了提高基于Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+δ}$单晶本征约瑟夫森结的太赫兹辐射功率，我们研究了嵌入电介质材料中的长圆柱形样品。通过调节介电常数，当辐射功率等于约瑟夫森等离子体引起的损耗时，辐射功率达到最大值。根据BSCCO单晶的性质，这产生了包裹材料的最佳介电常数。发现最大辐射功率与典型超导电流的平方和典型法向电阻的乘积或能隙能量的平方除以典型法向电阻成正比，为选择超导体作为强辐射源提供了依据。通过引入一个抗反射层，我们可以构建一个紧凑的设备与BSCCO圆柱和两个包装的介质层具有有限的厚度。
2012-06-04 cond-mat.supr-con
Cavity and background oscillations in Intrinsic Josephson Junctions
从零初始条件，我们模拟的电流-电压特性（CVC）的本征约瑟夫森结（IJJ）的参数接近的BSCCO台面。仿真结果表明，在满足谐振腔谐振条件的电压下，电压跳变具有规律性。计算的发射在每个电压跳变处具有峰值。分析相位，我们观察到一个二维的驻波图案与扭结配置作为其静态部分。根据扭结配置和偏置电流，扭结幅度可能与$π$不同。通过快速傅里叶变换（FFT），我们表明，频率很好地满足交流约瑟夫森关系，在实际的实验。还观察到高达五阶的高次谐波。计算得到的频率及其谐波的振幅图表明，与腔模一起存在非线性背景模。相位动力学的直接观察显示背景模式的振荡和静态扭结配置之间的关系：相反的静态扭结在不同的交界处对应于相反的（$π$移位）的背景模式的振荡。
2015-11-09 cond-mat.supr-con
Radiation of Terahertz Electromagnetic Waves from Build-in Nano Josephson Junctions of Cuprate High-Tc Superconductors
高各向异性铜氧化物超导体中的纳米尺度本征约瑟夫森结具有产生太赫兹电磁波的潜力。当超导体样品的厚度远小于真空中电磁波的波长时，超导体呈现为空腔。与传统激光器不同，由于长结中超导相的内部自由度，腔的存在并不能保证相干发射。本文研究了本征约瑟夫森结中孤子对太赫兹波的激发，特别是对于相对较短的结。相干发射需要矩形孤子结构。然而，这样的配置是不稳定的弱波动，相反，孤子有利于三角形晶格对应的异相振荡的电磁波。为了利用腔，我们建议使用短本征约瑟夫森结的堆叠阵列来产生强大的太赫兹电磁波。该腔使不同堆中的等离子体振荡同步，预计发射强度与堆数的平方成正比。
2010-03-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Spontaneous frequency shift and phase delay of coupled terahertz radiations mediated by the Josephson plasmon in a cuprate superconductor
我们研究耦合相互作用，用于同步宏观约瑟夫森振荡诱导本征约瑟夫森结（IJJ）台面叠层的Bi 2212单晶。同步辐射的太赫兹电磁波（EM）下检测到共同的电压和电流偏置操作的两个连接的台面具有接近的个人辐射频率，而非耦合和双峰辐射经常观察到在两个台面具有不同的个人辐射频率。当两个台面被偏置在并联或串联时发射的EM波的偏振的详细观测允许我们揭示耦合矩阵分量，其中包括台面中的同步IJJ的比率和宏观约瑟夫森振荡之间的相位延迟。相位延迟的频率演化意味着约瑟夫森振荡之间的耦合是由超导衬底内部的小振幅约瑟夫森等离子体介导的。这一发现激发了对同步多台面器件发射的电磁波偏振的系统研究，以实现超导体的强大太赫兹辐射。
2022-04-20 cond-mat.supr-con nlin.AO physics.optics
Stability analysis of $π$-kinks in a 0-$π$ Josephson junction
我们考虑了一个空间非自治的离散sine-Gordon方程，该方程具有常数强迫和连续极限，用来模拟具有外加偏置电流的0- $π$约瑟夫森结。连续极限对应于离散系统的强耦合极限。非自治的字符是由于一个不连续点的存在，即$π$在sine-Gordon相位的跳跃。连续介质模型允许静态孤立波，称之为$π$ -扭结，并附加到不连续点。对于小的强迫，有三种类型的$π$ -扭结。我们表明，扭结之一是稳定的，其他的是不稳定的。在所有静态$π$之外存在一个临界强制值-扭结不存在。直到这个值，$π$ -扭结的（不）稳定性可以在强耦合极限中解析地建立。施加高于临界值的力导致$2π$ -扭结和-反扭结的成核。除了$π$扭折外，非受迫系统还存在静态$3π$扭折.这种状态在连续介质模型中是不稳定的。通过结合分析和数值方法的离散模型，它表明，稳定的$π$ -扭结保持稳定，而不稳定的$π$ -扭结不能通过减少耦合稳定。当耦合足够弱时，离散模型中的$3π$扭结确实变得稳定。
2008-01-22 cond-mat.supr-con nlin.PS
Generation of tunable Terahertz out-of-plane radiation using Josephson vortices in modulated layered superconductors
我们发现，在空间调制的层状超导体中，运动的约瑟夫森涡旋产生面外太赫兹辐射。值得注意的是，磁场和平面内电场辐射是相同的顺序，这是非常不寻常的任何良好的导电介质。因此，面外辐射可以被发射到真空中，而没有标准阻抗失配问题。因此，所提出的设计可以是更有效的可调谐太赫兹发射器比以前的建议，辐射仅沿ab平面传播。
2005-08-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Three-Dimensional Phase-Kink State in Thick Stack of Josephson Junctions and Terahertz Radiation
本文研究了在无外加磁场和c轴偏置电压作用下，具有强电感耦合的厚约瑟夫森结叠层中超导相的动力学，如层状高$T_c$铜氧化物和最近发现的FeAs基超导体中超导相的动力学。本文作者以前发现的扭结状态扩展到三维矩形和圆柱形几何形状。计算了样品的IV特性，并阐明了样品内部的电磁场分布。圆柱形台面的解比具有相同线性尺寸的正方形台面的解具有高$\sim 2.4$倍的谐振频率。更重要的是，从圆柱几何形状的共振频率的半径依赖性，可以直接确认扭结状态，从而揭示在最近的实验中发现的强辐射的机制。
2008-09-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Investigating Josephson plasmons in layered cuprates via nonlinear terahertz spectroscopy
本研究推导非线性等离子体激元学的选择定则，揭示其对RIXS无法探测的等离子体激元分支的依赖，以层状铜氧化物为例验证，证明非线性太赫兹响应与互补动量区域卷积色散的关联，为异质结构太赫兹脉冲产生提供视角。
2025-07-08 cond-mat.supr-con
Mutually synchronized macroscopic Josephson oscillations demonstrated by polarization analysis of superconducting terahertz emitters
University of Tsukuba（筑波大学）；Kyoto University（京都大学）；ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université de Paris（巴黎高等师范学院，PSL大学，法国国家科学研究中心，索邦大学，巴黎大学）
研究通过极化分析展示了多层铜酸盐超导体中的相互同步约瑟夫森振荡，揭示了超导基底中的约瑟夫森等离子体耦合机制，为高功率太赫兹源的实现提供了新途径。
2020-04-16 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Generation of tunable Terahertz radiation using Josephson vortices
我们提出了如何控制空间调制（无论是沿c轴或ab平面）的Bi-2212和相关的超导化合物样品中的快速移动约瑟夫森涡旋产生的太赫兹辐射。我们发现，在一个子集的较弱的结移动的JVs可以产生外的AB平面和外锥切伦科夫辐射。超导性质的ab平面调制（例如，通过离子辐照光刻实现）可以导致某些频率窗口内的跃迁辐射，即，允许设计可调谐的THz发射器和THz光子晶体。
2005-08-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Wide-band frequency modulation of a terahertz intrinsic Josephson junction emitter of a cuprate superconductor
本研究针对太赫兹源稳定辐射与调制频率的矛盾，利用铜氧化物超导体本征约瑟夫森结实现宽带调频太赫兹连续波产生，解调信噪比提升两个数量级，为太赫兹通信与计量研究提供新路径。
2023-12-13 cond-mat.supr-con physics.app-ph physics.optics
Computer Simulation on Terahertz Emission from Intrinsic Josephson Junctions of High-T_c Superconductors
通过数值求解耦合的非线性sine-Gordon方程组和麦克斯韦方程组组，研究了高$T_c$超导体$\rm{Bi_2Sr_2CaCu_2O_{8+δ}}$单晶在平行于$ab$面的静磁场和沿c轴方向的直流电流作用下的电磁和超导性质.在本征约瑟夫森结中，横向等离子体发生了频率在太赫兹范围内的腔共振。结果表明，电磁波可以从结向空间传播。由坡印廷矢量计算的发射能量约为$400\rm{W/cm^2}$。发射的频率以及能量可以通过电流和磁场几乎连续地调谐。
2007-09-20 cond-mat.other cond-mat.supr-con
Phase Dynamics in Intrinsic Josephson Junctions and its Electrodynamics
我们提出了一个理论描述的相位动力学及其相应的电动力学在一个堆栈的电感耦合的本征约瑟夫森结的分层高$T_c$超导体在没有外部磁场。根据规范不变相位差的空间结构，将动力学态分为：扭折态、无扭折态和孤子态。结果表明，在相位扭折状态下，等离子体与腔体耦合，等离子体振荡增强。相反，在没有扭结的状态下，等离子体振荡很弱。为提高高$T_c$超导体的电磁辐射提供了一条途径。我们还进行了数值模拟，以检查理论和一个很好的协议。计算了有扭结和无扭结状态的辐射方向图，这可以作为系统实现的动态状态的指纹。最后，通过模拟计算了含孤子态的功率辐射。从理论描述的角度讨论了最近实验中实现的可能态。具有扭结的状态对于包括太赫兹发生器和放大器的应用是重要的。
2009-01-20 cond-mat.supr-con
The window Josephson junction: a coupled linear nonlinear system
我们使用有限体积数值方法和孤子微扰理论研究了Josephson窗口结中二维sine-Gordon方程和二维波动方程之间的界面耦合。域的几何形状以及电耦合参数被认为是。当线性区域位于非线性区域的两端时，我们导出了一个有效的一维模型，并利用孤子微扰理论，计算了在两个sine-Gordon介质之间的界面处可以捕获扭结或反扭结的不动点。通过与偏微分方程的解比较，验证了这种近似分析，并描述了一维窗口结中的扭结运动。使用此，我们分析稳态扭结运动，并推导出在1D和2D系统的平均速率的值。最后，我们展示了几何形状和耦合参数如何使扭结运动不稳定。
2001-06-05 cond-mat.supr-con
Terahertz Josephson plasma waves in layered superconductors: spectrum, generation, nonlinear, and quantum phenomena
太赫兹（THz）和亚太赫兹（Sub-THz）技术在物理学、天文学、化学、生物学和医学等领域有着重要的应用，近年来引起了人们越来越多的关注。本文综述了层状超导体中的线性和非线性太赫兹和亚太赫兹约瑟夫森等离子体波以及运动约瑟夫森涡旋对它们的激发问题。我们首先讨论了耦合sine-Gordon方程的规范不变的相位差的序参量在结中，考虑到打破电荷中性的影响，并推导出约瑟夫森等离子体波的频谱。我们还审查表面和波导约瑟夫森等离子体波。我们回顾弱非线性约瑟夫森等离子体波的传播等离子体频率以下，这是非常不寻常的等离子体类激发。与非线性光学非常相似，这些波表现出许多显著的特征，包括自聚焦效应，以及较强波对较弱波的泵浦。我们也提出了层状超导体中的量子效应，特别是磁通子通过约瑟夫森结的量子隧穿问题。本文讨论了运动约瑟夫森涡旋产生的约瑟夫森等离子体波的切伦科夫辐射和跃迁辐射。我们还讨论了太赫兹波的相干辐射（超辐射）的问题，通过激发均匀约瑟夫森振荡。这里审查的影响可能是潜在的有用的亚太赫兹和太赫兹发射器，过滤器和探测器。
2009-03-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Modeling the linewidth dependence of coherent terahertz emission from intrinsic Josephson junction stacks in the hot-spot regime
最近，已经发现，当在大输入功率下操作时，从本征约瑟夫森结堆发射的太赫兹辐射的线宽可以窄至几兆赫。在这种高偏压状态下，热点与仍然超导的区域共存。令人惊讶的是，发现线宽随着浴温的增加而减小。我们提出了一个简单的模型，描述了在存在热点的情况下，由两个平行的点状约瑟夫森结阵列和一个并联的附加分流电阻器组成的堆栈的动态特性。通过将所有元件热耦合到温度T_b的浴中来考虑热扩散。给出了耦合系统的电流-电压特性和辐射线宽随T_b的变化关系。在临界电流和临界电阻存在空间梯度的情况下，线宽随T_b的增加而减小，与实验观察相似。
2013-07-12 cond-mat.supr-con
In-plane dissipation as a possible synchronization mechanism for terahertz radiation from intrinsic Josephson junctions of layered superconductors
最近，人们观察到来自$\rm{Bi_2Sr_2CaCu_2O_{8+δ}}$单晶台面结构的强太赫兹辐射，其中台面本质上形成了一个空腔。对于具有大量结的厚台面，存在许多沿c轴具有不同波矢的腔模，对应于几乎简并的偏置电压。在实验中激发均匀模辐射相干太赫兹波的机制是未知的。在这项工作中，我们表明，面内耗散选择的统一模式。对于沿c轴的非零波数扰动，面内耗散显著增强，这阻止了相应腔模的激发。我们的分析结果证实了数值模拟。
2012-08-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Non-linear Terahertz Driving of Plasma Waves in Layered Cuprates
超导电性的标志是电子的量子力学相的刚性，负责超流体行为和迈斯纳效应。相位刚度的强度由约瑟夫森耦合决定，而约瑟夫森耦合在层状超导铜氧化物中是强各向异性的。到目前为止，太赫兹光脉冲已被有效地用于实现非线性控制的面外约瑟夫森等离子体模式，其频率范围位于太赫兹范围内。然而，高能量的面内等离子体模式被认为是不敏感的太赫兹泵浦。在这里，我们表明，太赫兹驱动的低频和高频等离子体波是可能的，通过一般的两个等离子体激元激发机制。约瑟夫森耦合的各向异性导致显着差异的热效应之间的面外和面内的响应，与实验一致。我们的研究结果将观察到的$T_c$以上的面内THz非线性驱动的生存与铜酸盐中相刚度的增强波动效应联系起来，为非常规超导体中相刚度的THz脉冲控制铺平了道路。
2020-06-04 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Terahertz Metamaterial Renormalization of Superconducting Josephson Plasmons in La$_{1.85}$Sr$_{0.15}$CuO$_4$
本研究通过超材料谐振器阵列与铜氧化物超导体LSCO的约瑟夫森等离激元耦合，实现了太赫兹频率的重整化，并展示了可调谐ENZ超材料的非线性响应，为腔操控超导研究提供了新视角。
2024-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Direct laser micromachining of superconducting terahertz Josephson plasma emitters
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（产业技术综合研究所）；Utsunomiya University（宇都宫大学）；Tokyo University of Science（东京科学大学）
本文提出了一种快速无掩膜制备超导太赫兹约瑟夫森等离子发射器的方法，通过直接紫外激光微加工Bi-2212单晶，实现了稳定的太赫兹发射，展示了Cu电极的低成本性能。
2026-04-15 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Emission of Circularly Polarized Terahertz Wave from Inhomogeneous Intrinsic Josephson Junctions
我们从理论上证明了本征约瑟夫森结（IJJ）在外部热源（如激光）的局部加热下可以发射圆偏振太赫兹（THz）波。我们聚焦于一个台面结构的IJJ，它的几何形状是稍微偏离一个正方形，并发现局部加热使它有可能发射圆偏振太赫兹波。在这种台面结构中，由局部加热引起的临界电流密度的不均匀性激发了电磁腔模TM（1，0）和TM（0，1），它们的偏振彼此正交。这些模式的混合导致圆偏振太赫兹波的产生。我们还表明，圆极化显着的变化与所施加的电压。基于IJs的发射器可以通过局部加热发射圆偏振和连续的THz波，并且将用于各种技术应用。
2017-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Polarization analysis of terahertz emission from Bi-2212 cross-whisker intrinsic Josephson junction and its refractive index
本文通过偏振测量与仿真研究分析Bi-2212晶须本征约瑟夫森结的太赫兹发射模式，发现其折射率高于块状单晶并揭示复杂等离子体激发机制。
2022-10-25 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Phase dynamics of inductively coupled intrinsic Josephson junctions and terahertz electromagnetic radiation
与库珀对量子隧穿相关的约瑟夫森效应表现为超导相位差与偏置电流和偏置电压之间的非线性关系。微波辐照下约瑟夫森结的直流电流-电压（IV）特性出现了夏皮罗阶跃等新现象，可作为电压标准。然而，约瑟夫森效应提供了一种独特的方式来产生高频电磁（EM）辐射的直流偏置电压。铜氧化物高温超导体的发现加速了开发基于原子密集堆积的本征约瑟夫森结（IJJ）堆叠的新型电磁波源的努力，因为大的超导能隙覆盖了整个太赫兹频带。最近，已经成功地从$\rm{Bi_2Sr_2CaCu_2O_{8+δ}}$单晶的台面结构产生了强且相干的太赫兹辐射，该台面结构既用作能量增益源又用作谐振腔。理论上发现，由于纳米结的分离和材料的$\rm{μm}$量级的大伦敦穿透深度，在耦合sine-Gordon系统中，由于IJJ之间的巨大电感耦合，产生了一种新的动力学状态，其中相位差的$\pm π$扭结响应于约瑟夫森等离子体的驻波而发展，并在c轴上交替堆叠。电感耦合正弦戈登方程的这种新的解决方案捕捉到了实验观测的重要特征。该理论预测的最佳辐射功率比迄今为止可用的辐射功率大几个数量级，因此表明了该现象的技术相关性。
2010-02-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
C-axis Josephson Plasma Resonance Observed in Tl$_{2}$Ba$_{2}$CaCu$_{2}$O$_{8}$ Superconducting Thin Films using Terahertz Time-Domain Spectroscopy
利用太赫兹时域光谱技术，在零磁场下，在高T $_{c}$铜氧化物T1PDMATHABMN Ba $_{2}$ CaCu $_{2}$ O $_{8}$超导薄膜中，观测到了c轴约瑟夫森等离子体共振（JPR）.这是第一次测量高$T_{c}$材料在传输中的JPR温度依赖性。随着温度的升高，JPR从10 K时的705 GHz移动到98 K时的$\sim$ 170 GHz，对应于c轴穿透深度从20.1 $\pm$ 0.6 $μ$ m增加到84 $\pm$ 9 $μ$ m。JPR峰的线宽随温度的增加而增加，表明准粒子散射率的增加。我们已经探测了$\sim$ 0.95 T $_{c}$的c轴相位相干性的开始。如预期的，JPR在T $_{c}$以上消失。
2001-05-21 cond-mat.supr-con physics.optics
Terahertz amplifiers based on gain reflectivity in cuprate superconductors
我们表明，在铜氧化物超导体的合适的集体模式的参数驱动的结果在低太赫兹制度的频率的反射率$R>1$。我们建议利用这种效应的相干太赫兹辐射的放大在一个类似激光的方式。作为一个例子，我们考虑的光学驱动约瑟夫森等离子体振荡的单层铜酸盐的频率是蓝失谐的希格斯频率。类似地，太赫兹辐射可以在双层铜酸盐中通过以略高于约瑟夫森等离子体频率的频率驱动声子共振来放大。我们通过模拟三维晶格上的驱动耗散$U(1)$格点规范理论，在模型参数中编码双层结构来证明这一点。我们发现太赫兹辐射在零和非零温度的参数放大。
2022-03-07 cond-mat.supr-con
Effective field theory of fluctuating wall in open systems: from a kink in Josephson junction to general domain wall
利用基于对称性的有效场论，研究了非平衡开放系统中涨落畴壁的宏观行为。由于开放系统中的畴壁破坏了平移对称性，出现了一个被识别为Nambu-Goldstone（NG）模式的无隙激发，与封闭系统相比，它显示了非传播扩散行为。在证明了$(2+1)$维耗散约瑟夫森结中扩散NG模的存在后，我们对一维平移对称性破缺的开放系统提供了一个基于量子力学的一般分析。基于Schwinger-Keldysh形式构造了一个通用的有效拉格朗日量，该形式支持薄壁区波动谱中存在无间隙扩散模式。此外，我们还发现了一个开放系统所特有的项，它可能导致厚壁区的不稳定性或薄壁区的Kardar-Parisi-Zhang耦合，尽管它在约瑟夫森结中不存在.
2022-02-21 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con hep-th
Coherent Emission from Surface Josephson Plasmons in Striped Cuprates
电荷有序和超导性之间的相互作用仍然是量子材料研究的中心主题之一。在铜氧化物的情况下，条纹电荷波动和局部电磁场之间的耦合是特别重要的，因为它影响超导关联的输运性质，相干性和维数。在这里，我们研究的相干太赫兹辐射的发射在单层铜氧化物的La $_{2-x}$ Ba $_x$ CuO $_4$家庭，这种效果预计将被禁止的对称性。我们发现，发射消失的化合物中的条纹是准静态的，但激活时$c$轴反转对称性被打破的无公度或波动的电荷条纹，如在La $_{1.905}$ Ba $_{0.095}$ CuO $_4$和La $_{1.845}$ Ba $_{0.155}$ CuO $_4$。在这种情况下，太赫兹辐射由表面约瑟夫森等离子体发射，表面约瑟夫森等离子体通常是暗模式，但由于条纹调制而耦合到自由空间电磁辐射。
2022-09-22 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Terahertz field control of interlayer transport modes in cuprate superconductors
我们从理论上表明，太赫兹脉冲与控制的幅度和频率可以用来切换稳定的传输模式之间的层状超导体，建模为堆栈的约瑟夫森结。我们发现脉冲的形状，确定性的超导，电阻和孤子状态之间切换的传输模式。我们开发了一个简单的模型，解释了开关机制作为约瑟夫森相位的质量激发的中心的不稳定化，使得光-物质耦合的高度非线性性质成为可能。
2017-07-24 cond-mat.supr-con physics.optics
Effect of thermal inhomogeneity for THz radiation from intrinsic Josephson junction stacks of Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+δ}$
在具有薄电极$< 100$ nm的样品中检测到来自Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+δ}$的台面结构的太赫兹辐射。在具有厚电极$\simeq$ 400 nm的样品中，在电流-电压特性中既没有检测到辐射也没有检测到电压跳变。这表明，薄电极有助于激发约瑟夫森等离子体振荡，作为通过电极的不良热流的结果。电极的屏蔽效应不是必需的。我们认为，局部温升是太赫兹辐射相位扭折同步的根源。
2012-03-26 cond-mat.supr-con
Time-resolved synchronization analysis of stacked intrinsic Josephson junctions of a cuprate superconductor with frequency-modulated terahertz radiation spectra
Kyoto University（京都大学）；National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（产业技术综合研究所）
通过分析频率调制的太赫兹辐射谱，研究Bi2212本征约瑟夫森结的同步动力学，发现双高斯峰结构，提取同步弛豫时间约0.28 ns，揭示亚纳秒非平衡动力学。
2026-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Cavity mode waves during terahertz radiation from rectangular Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_{8+δ}$ mesas
为了确定辐射的腔模部分是由跨越台面宽度$w$还是沿着台面长度$\ell$的波引起的，与“热点”相关，我们重新检查了来自Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+δ}$的矩形台面中的本征约瑟夫森结的辐射的角度依赖性[Wang { \it et al.}，物理修订信函{ \bf 105}，057002（2010）]。我们推导出的角度依赖性预期在这两种情况下的一般腔模式，其中台面的宽度对应于辐射波长的一半的整数倍。假设来自$ac$ Josephson电流源和腔磁表面电流密度源的相干辐射非相干地结合，拟合Kadowaki { \it et al.} [J.日本物理学会{ \bf 79}，023703（2010）]，其使用用于非相干组合的两个模型在两个波方向上具有平均值$\ell/w=5.17$，其分别对应于驻波和行波。结果表明，均匀$ac$ Josephson电流源加上沿矩形长度方向形成的腔波的组合输出与均匀$ac$ Josephson电流源加上沿宽度方向形成的腔波的组合输出的几率相等。然而，对于台面，其中$n\ell/2w$是积分的，其中$n$是矩形TM $^z_{n,0}$模式的指数，它示出，沿台面的长度的驻波腔模式波不辐射在$xz$平面垂直于台面的长度，这表明在这样的台面上的实验可能有助于解决这个问题。
2010-10-24 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Effect of Charge-neutrality Breaking on Localized Terahertz Waves in a Plate of Layered Superconductor
该研究解析分析了电荷中性破缺对有限厚度层状超导体平板内局域约瑟夫森等离子体波谱的影响，揭示了其引发的额外本征模与禁带，并考察了不同场分布的表面及波导本征模。
2024-02-01 cond-mat.supr-con
Angular dependence of the radiation power of a Josephson STAR-emitter
我们计算的角度依赖性的功率的受激太赫兹放大辐射（STAR）发射的$dc$电压施加在整个堆栈的本征约瑟夫森结。在相干发射过程中，我们假设一个空间均匀的$ac$约瑟夫森电流密度的堆栈作为一个表面电流密度天线源，和堆栈的空腔功能包含在一个磁性表面电流密度源。超导衬底充当完美的磁导体，其表面上具有$H_{||,ac}=0$。结合的结果与最近的实验观察非常吻合。在完美电导体上的现有Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+δ}$晶体可以具有超过5mW的约瑟夫森星形发射极功率，这对于许多器件应用是可接受的。
2009-08-19 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Probing Inhomogeneous Cuprate Superconductivity by Terahertz Josephson Echo Spectroscopy
本研究利用二维太赫兹光谱研究近最优掺杂铜氧化物的层间超导隧穿，通过分离2 THz约瑟夫森回波信号，发现无序对约瑟夫森等离激元共振的影响远小于超导能隙的面内变化，并提出了关联超流密度无序与寿命的理论模型。
2023-08-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con physics.optics
Broadly Tunable Sub-terahertz Emission from Internal Branches of the Current-voltage Characteristics of Superconducting Bi2Sr2CaCu2O8+d Single Crystals
Japan Society for the Promotion of Science（日本学术振兴会）；Quantum Beam Science Directorate, Japan Atomic Energy Agency（日本原子力机构量子束科学部）；Graduate School of Pure & Applied Sciences, University of Tsukuba（筑波大学纯科学与应用科学学院）
研究通过施加直流电压激发超导体Bi2Sr2CaCu2O8+d单晶中的多个内禀约瑟夫森结，产生连续相干亚太赫兹辐射，其频率可调且几乎不受加热效应和内部谐振频率影响，提出利用外部谐振腔放大以实现高功率源。
2012-01-07 cond-mat.supr-con
Terahertz third harmonic generation in c-axis La$_{1.85}$Sr$_{0.15}$CuO$_4$
本研究利用高场太赫兹时域光谱在最佳掺杂La$_{1.85}$Sr$_{0.15}$CuO$_4$中观测到Josephson等离子体边缘红移和三次谐波产生，验证了JPM的非线性驱动，为探测和控制超导性质提供了新途径。
2023-03-30 cond-mat.supr-con
Nontrivial in-plane-magnetic-field dependence of THz wave emission from intrinsic Josephson junctions controlled by surface impedance
在面内磁场中本征约瑟夫森结的太赫兹波发射中，发射强度强烈地依赖于表面阻抗$Z$，类似于没有外部磁场的情况。对于$Z \ge 3$，腔谐振模式是稳定的，并且基模给出最强的发射。当面内磁场增加时，在一定数量的结中，动力学相变似乎发生在$π$ -相位扭折态、各种无公度相位扭折态和同相态之间。当$Z$变化时，对于$Z \approx 50$，最大强度的场分布的交叉发生在较小$Z$（通常为$Z \approx 30$）的特征峰与较大$Z$（通常为$Z \approx 70$）的单调下降之间。在实验中报道的双峰结构可以解释为Z=30的有限尺寸分析相对于结的数量。
2012-05-23 cond-mat.supr-con
