Josephson radiation patterns in underdamped topological Josephson junctions
约瑟夫森辐射是探测拓扑超导体中马约拉纳零模的一种有效方法。本文在量子电容并联结模型下研究欠阻尼拓扑约瑟夫森结的约瑟夫森辐射。我们发现，量子动力学的马约拉纳两能级系统诱导振荡模式的约瑟夫森发射光谱。与Floquet方法，我们得到这些振荡模式的分析结果，并发现它们是很好地描述贝塞尔函数。我们进行了数值模拟，以验证分析结果，并证明这些贝塞尔辐射模式存在的结参数范围很广。
2022-05-12 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
Terahertz imaging system with on-chip superconducting Josephson plasma emitters for nondestructive testing
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（产业技术综合研究所）；James Watt School of Engineering, University of Glasgow（格拉斯哥大学詹姆斯·瓦特工程学院）；Faculty of Pure and Applied Sciences, University of Tsukuba（筑波大学理工学群）
本文提出一种基于芯片内超导约瑟夫森等离子发射器的太赫兹成像系统，用于非破坏性检测隐藏的金属手术刀、软盘、蒲公英叶子和猪肉片，展示了其在安全、医疗、材料等领域的应用潜力。
2023-05-24 cond-mat.supr-con physics.app-ph physics.optics
Geometrical Resonance Conditions for THz Radiation from the Intrinsic Josephson Junctions in Bi2Sr2CaCu2O8+d
Institute of Materials Science, Graduate School of Pure & Applied Sciences, University of Tsukuba（筑波大学纯理学研究科物质材料科学研究所）；Department of Physics, University of Central Florida（中佛罗里达大学物理系）
研究了从Bi₂Sr₂CaCu₂O₈₊d单晶制备的短矩形、正方形和盘形mesa中发出的亚太赫兹辐射，发现辐射频率同时满足交流约瑟夫森效应和mesa谐振模式条件，整数高阶谐波表明交流约瑟夫森效应在新型双源辐射机制中占主导地位。
2010-07-05 cond-mat.supr-con
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
Radiation Due to Josephson Oscillations in Layered Superconductors
本文导出了各向异性层状超导体本征约瑟夫森结中由约瑟夫森振荡引起的向自由空间的直接辐射功率。我们考虑了平行于c轴的薄片形式的晶体切割的超辐射制度。我们发现，辐射校正的电流-电压特性，在这个制度只依赖于晶体形状。我们发现，在足够大的数量的结振荡同步提供高的辐射功率和效率在太赫兹频率范围内。我们讨论了晶体参数和偏置电流的辐射功率和晶体冷却的最佳。
2007-07-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Influence of strong microwave radiation on static properties of a small Josephson junction
本文给出了小约瑟夫森结在强微波辐射影响下的静态特性的初步结果。本文讨论了小约瑟夫森结中运动的布朗粒子与超导相位差之间的对应关系。接下来，我们描述了一种实验方法，确定流过结的微波电流的幅度。结的静态特性的典型例子，包括其动态电阻作为微波功率的函数。我们还讨论了外部磁场对结动力学的影响，并表明，在这种情况下，一维斯图尔特-McCumber模型变得不够。
2010-07-07 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
Radiation power and linewidth of a semifluxon-based Josephson oscillator
我们演示了一个工作在~ 200 GHz的高频发生器，它是基于翻转中等归一化长度的约瑟夫森结中的半流激子。半流激子自发地出现在约瑟夫森相位的$π$不连续处，该不连续是通过两个微小的电流注入器人工产生的。辐射由片上检测器（隧道结）检测。估计辐射功率（探测器处）约为8 nW，应与发生器消耗的约100 nW直流功率进行比较。测得的辐射线宽，低至1.1MHz，是典型的几何（费斯克）谐振，虽然我们试图抑制这种谐振放置在其两端匹配良好的微波Transformers。利用锁相反馈回路，我们能够将辐射线宽减小到小于1Hz，相对于参考振荡器测量，并且仅由我们的测量设置的分辨率定义。
2013-11-22 cond-mat.supr-con
Use of a spoof plasmon to optimize the coupling of infrared radiation to Josephson Junction fluxon oscillations
我们表明，红外辐射照射到一个1-D阵列的凹槽钻在超导体电极的长重叠结可以提高磁通振荡在太赫兹频率和欺骗等离子体的可比波长之间的匹配。这个例子证明，超材料可以非常有助于集成微波和亚波长光学电路，优化匹配，弥合红外和微波辐射之间的差距。
2020-01-08 cond-mat.supr-con
Locking of magnetization and Josephson oscillations at ferromagnetic resonance in $φ_0$ junction under external radiation
我们证明了在$ φ_0 $约瑟夫森结中，通过铁磁共振区的约瑟夫森振荡，外电磁辐射可以锁定磁旋进。这导致磁化强度对偏置电流的依赖性的阶跃，其位置由辐射频率和谐振曲线的形状确定。在具有强自旋轨道耦合的结中，具有负微分电阻的状态出现在IV特性上，导致额外的锁定步骤。详细研究了电压和磁化强度的时间依赖性及其傅里叶变换，结果表明，相应的振荡与第一步的振荡具有相同的频率，但它们具有不同的振幅和对辐射频率的不同依赖性。这使得不仅可以控制频率，而且可以控制锁定区域中的磁旋进的幅度。它为诸如反常约瑟夫森结等混合系统中磁矩的控制和操纵开辟了独特的前景。
2022-01-12 cond-mat.supr-con
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
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
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
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
Josephson radiation from nonlinear dynamics of Majorana zero modes
约瑟夫森辐射是探测拓扑超导体中马约拉纳零模的一种有效方法。最近，约瑟夫森辐射的约瑟夫森频率的一半已被实验观察到在碲汞基结，可能从马约拉纳零模式。然而，这种辐射在临界电压以上消失，与以前的理论结果严重矛盾。在这项工作中，我们从理论上获得的辐射光谱定量与实验一致后，包括非线性动力学的马约拉纳状态到标准的反向分流结模型。我们进一步预测两个新的结构的辐射光谱为未来的实验验证：一个中断的发射线和混沌政权。我们开发了一个定点分析来理解所有这些功能。我们的结果解决了理论和实验之间的明显差异，并将激发重新检查的各种拓扑约瑟夫森结的辐射光谱的结构。
2020-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.supr-con
Bunching of fluxons by the Cherenkov radiation in Josephson multilayers
在约瑟夫森多层中高速移动的单个磁通量（例如，高温超导体如BSCCO）可以发射电磁波（切伦科夫辐射），这导致形成由多个聚束磁通子组成的新颖的稳定动态状态。我们发现这样的聚束状态在数值模拟中的最简单的情况下，两个和三个耦合结。在给定的驱动电流下，几个不同的聚束态是稳定的，并以高于相应的单通量速度的速度移动。这些和一些更复杂的高阶聚束状态和它们之间的转换进行了详细研究。
2000-06-29 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
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
Josephson radiation in a superconductor-quantum dot-superconductor junction
研究了由量子点与两个常规超导体耦合形成的结所发射的约瑟夫森辐射。接近共振时，结中形成的粒子-空穴对称Andreev态从引线中超导能隙上方的连续体中分离，而它们之间的能隙在费米能级附近打开。在电压偏置下，我们制定了一个随机模型，占非绝热过程，改变职业的Andreev状态。该模型允许计算当前噪声频谱并确定Fano因子。分析有限频率噪声，我们发现，该模型可以表现出整数或分数AC约瑟夫森效应，这取决于偏置电压和安德烈耶夫谱中的间隙的大小。我们的结果评估的局限性，使用分数约瑟夫森辐射作为探针的拓扑结构。
2020-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Linewidth of the electromagnetic radiation from Josephson junctions near cavity resonances
最近，在高温超导体中发现了本征约瑟夫森结的强太赫兹辐射。几何腔共振的激发增强了不同结的同步。辐射的一个关键特性是其线宽。在本工作中，我们研究了内腔共振附近的本征辐射线宽。令人惊讶的是，这个问题从来没有考虑过，无论是对一个单一的约瑟夫森结，也不为铜氧化物超导体中实现的本征约瑟夫森结的堆栈。线宽的出现是由于缓慢的相位扩散，这取决于噪声的耗散和幅度。我们发现，这两个参数共振增强时，腔模式被激发，但增强的耗散占主导地位，导致净抑制扩散和显着的线宽变窄。当约瑟夫森频率偏离共振或温度升高时，线的形状从洛伦兹变为高斯。
2013-06-18 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Cherenkov radiation from fluxon in a stack of coupled long Josephson junctions
本文系统地研究了耦合长约瑟夫森结中不同磁通模的快速运动磁通对约瑟夫森等离子体波的切伦科夫辐射。发现在某些参数值下，磁通台阶上的电流-电压特性曲线可能存在一个回弯区。在相反的极限中，发生切伦科夫辐射的发射。在中等长度的环形结中，发射波与通量的相互作用导致在通量台阶顶部出现的新共振。我们提出了更精确的公式，它描述了这样的共振考虑到结和非线性校正之间的差异的位置。本文讨论了在线性几何结中直接探测切伦科夫辐射的可能性。
1999-12-13 cond-mat.supr-con nlin.PS
Radiation From Flux Flow In Josephson Junction Structures
我们推导了磁通流状态下单个约瑟夫森结（JJ）和层状超导体的辐射功率。对于JJ的情况下，我们制定的边界条件的电场和磁场的超导导线的边缘使用麦克斯韦方程组在电介质中，并找到动态边界条件的相位差在JJ占辐射。在有限长度的JJ中，功率转换效率由JJ内的耗散决定，并且当耗散独立于结和电介质阻抗的失配而消失时，功率转换效率趋于单位。我们还建立了层状高温超导体中本征约瑟夫森结在自由空间边界处相位差的动态边界条件。使用这些边界条件，我们发现的动态相位差的线性政权的矩形和三角形晶格的约瑟夫森涡和评估辐射到一个自由空间，这些简单的情况下。
2006-07-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Near-field induced FIR Josephson-detection by c-axis-oriented YBa_2Cu_3O_7-delta-films
报道了一种利用c轴取向YBa_2Cu_3O_7-δ薄膜电接触近区场效应实现远红外本征约瑟夫森探测的新方法。虽然只有一个测辐射热信号被观察到聚焦辐射远离C轴正常膜上的接触，照射接触的边缘产生了一个几乎波长无关的快速信号，显示约瑟夫森检测的特征强度依赖性。该信号归因于在金属接触结构处的衍射近区场中产生的电辐射场的c轴平行分量。
1999-09-11 cond-mat.supr-con
Negative differential resistance in Josephson junctions coupled to a cavity
本研究探讨了与腔耦合的约瑟夫森结中负微分电阻的动力学行为，发现复杂相互作用，有助于解释太赫兹辐射实验。
2023-12-16 cond-mat.supr-con
Radiation comb generation with extended Josephson junctions
我们提出了一种基于扩展约瑟夫森结的约瑟夫森辐射梳状发生器（JRCG）的实现方式。结临界电流显示已知的衍射图案，并确定当它消失时的关键节点的位置。当磁通量通过这样的临界节点之一时，超导相必须经历$π$-跳跃以使约瑟夫森能量最小化。相应地，在结的极端处产生电压脉冲。在周期性驱动下，这允许我们产生梳状电压脉冲序列。在频域中，可以产生高达数百个基本驱动频率的谐波，从而模仿光学和计量中使用的频率梳。我们讨论了几种实现通过一个矩形，圆柱形和环形结的几何形状，使我们能够产生不同的辐射光谱，并产生一个输出功率高达$10$~pW在$50$~GHz的驱动频率为$100$~MHz。
2015-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
The ac Driven Annular Josephson Junctions: The Missing Steps
在外辐射存在下对欠阻尼约瑟夫森结的环形系统的研究表明，系统与某些外辐射锁定的能力不仅取决于旋转激励的数量，而且取决于旋转激励的类型（磁通子或反磁通子）。电流-电压特性曲线中的Shapiro台阶仅在含有陷获磁通子或磁通子-反磁通子对的系统中才能观察到。如果被俘获的磁通子与磁通子-反磁通子对同时循环，则无论所施加的外部辐射的振幅或频率如何，都不存在夏皮罗阶跃。
2019-11-13 cond-mat.supr-con
Negative Differential Resistance due to Nonlinearities in Single and Stacked Josephson Junctions
具有负微分电阻的约瑟夫森结系统在应用中起着至关重要的作用。作为一个众所周知的例子，在最近的实验中，BSCCO类型的长约瑟夫森结被认为是THz辐射源。对磁通子系统动力学的数值结果表明，腔诱导的负微分电阻对电磁辐射的发射起着至关重要的作用。我们考虑的情况下，在McCumber曲线本身的一个单一的结的负微分电阻区域，并发现它对电磁辐射的发射有影响。考虑了两种不同形状的负微分电阻区，发现区分电流偏置和电压偏置是必要的。
2014-02-07 cond-mat.supr-con
Devil's Staircases and Continued Fractions in the Josephson Junctions
数值模拟了约瑟夫森结在外电磁辐射作用下的IV特性，发现在不同的偏置电流区间内，结的IV特性出现魔鬼阶梯。我们已经发现，观察到的步骤形成非常精确的连续分数。辐射幅度的增加使魔鬼阶梯向更高的夏皮罗阶梯移动。提出了辐射幅值增大时次谐波的出现和检测算法。我们证明了A. H. Dayem和J.J.Wiegand [Phys.Rev.155，419（1967）]和J.Clarke [Phys.Rev.B4，2963（1971）]也形成连分数。
2013-09-05 cond-mat.supr-con
Statistics of radiation due to non-degenerate Josephson parametric down conversion
在称为参数下转换的过程中，当约瑟夫森频率与两个谐振频率之和匹配时，耦合到两个微波谐振器的直流偏置约瑟夫森结发射光子对。最近的实验表明，这样的设置允许分析辐射的相关性。受这些结果的启发，我们从理论上研究了非简并参量振荡器在不稳定阈值以下的全计数统计。此外，我们还分析了辐射的二阶相干性，并讨论了热效应对辐射统计的影响。我们提供的驱动强度的Cauchy-Schwarz不等式是最强烈违反的结果。此外，我们还研究了非简并共振效应的一个独特性质-模的线宽不对称性的影响。特别是，我们发现，从具有较大的线宽模式的辐射优选地采取的总失谐，而其他模式在其谐振频率发射光子。
2019-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Josephson radiation and shot noise of a semiconductor nanowire junction
利用交流耦合超导隧道结中的光子辅助准粒子隧穿效应测量了InSb半导体纳米线结的约瑟夫森辐射。我们通过评估纳米线结的非弹性库珀对隧穿的频率依赖性来量化局部微波环境的作用，并找到截止频率为$f_0=33.1\,$ GHz的零频率阻抗$Z(0)=492\,Ω$。我们提取的电路耦合效率的$η\approx 0.1$和探测器的量子效率接近统一的高频极限。除了约瑟夫森辐射，我们确定了一个散粒噪声的贡献与Fano因子$F\approx1$，一致的纳米线通道中存在的单电子态。
2017-10-21 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
Simulation of Collective Excitations in the Stack of Long Josephson Junctions
本文研究了长约瑟夫森结堆的相位动力学。计算中考虑了约瑟夫森结之间的电感耦合和电容耦合。IV曲线，偏置电流依赖的辐射功率和动力学的每个JJ的堆栈进行了研究。观察到电荷行波态和磁通态共存。这种态可以看作是耦合约瑟夫森结系统中一种新的集体激发。我们证明了观测到的集体激发导致了系统辐射功率的降低。
2017-08-30 cond-mat.supr-con
Josephson radiation from gapless Andreev bound states in HgTe-based topological junctions
振荡约瑟夫森超导电流射频发射的频率分析是研究拓扑约瑟夫森结性质的一种有效的被动方法。特别地，约瑟夫森发射的测量使得能够检测拓扑无隙Andreev束缚态的预期存在，该束缚态引起约瑟夫森频率$f_J$的一半处的发射，而不是$f_J$处的常规发射。在这里，我们报告的直接测量射频发射光谱的约瑟夫森结的碲基栅极可调拓扑弱链接。发射光谱在约瑟夫森频率$f_{\rm J}/2$的一半处显示出清晰的信号。发射谱线的线宽表示$f_{\rm J}/2$谱线的相干时间为$0.3-\SI{4}{ns}$，比$f_{\rm J}$谱线（$3-\SI{4}{ns}$）短得多。这些观察结果强烈指向拓扑无隙Andreev束缚态的存在，并为未来基于HgTe的拓扑量子计算平台铺平了道路。
2016-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nano-ploughed Josephson Junctions as on-chip Radiation Sources
提出了一种新的技术，使高透明的约瑟夫森结与介观器件相结合的制造。我们利用修改后的AFM针尖犁槽到超导材料，从而定义了一个薄弱环节。这种薄弱环节是在超导分裂门内形成的，超导分裂门用于静电形成传统的量子点，并用作100 GHz左右的毫米波辐射源。我们展示了典型结的特性，并讨论了它们的高频特性。我们发现，毫米波发射的弱链接导致的辐射热效应的情况下，量子点接触光谱。
1998-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Variation of Longitudinal Plasma Wavelength under Irradiation and Double Resonance in Coupled Josephson Junctions
研究了电磁波辐照对高温超导体中本征约瑟夫森结相位动力学的影响。通过改变辐射的振幅和频率，我们预测了三种新的效应：参量共振时等离子体纵向波长的变化;约瑟夫森振荡与辐射和等离子体纵向波的双共振;超导层在对应于Shapiro台阶的电流区间内的充电。对最近在实验上观察到的IVC中的“凸点”结构进行了论证。我们还观察到参差不齐的夏皮罗步骤在双共振。
2012-05-31 cond-mat.supr-con
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
Originality of resonance and locking phenomena in SFS $φ_0$ Josephson junction
BLTP, JINR（布利特洛夫核物理研究所）；JINR（杜布纳联合核研究所）；Department of Physics, Faculty of Science, Cairo University（开罗大学理学院物理系）；Dubna State University（杜布纳国立大学）
研究揭示了SFS φ₀约瑟夫森结中两种铁磁共振的实现与相互作用，探讨了外部电磁辐射和参数变化下共振类型的转变，展示了双同步现象及应用潜力。
2026-02-16 cond-mat.supr-con
Meissner Effect and Josephson Radiation in Driven Dissipative Superconductors
Harvard University（哈佛大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）
本研究提出受驱动耗散超导机制解释光诱导超导特征，构建耦合序参量的连续介质理论，通过约瑟夫森结实验验证其迈斯纳效应与辐射特征，可区分非平衡与平衡超导态。
2026-08-07 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Radiation emission due to fluxon scattering on inhomogeneity in large two-dimensional Josephson junction
用sine-Gordon理论研究了二维大约瑟夫森结中磁通子与有限面积非均匀性的相互作用。精确计算了矩形和菱形不均匀体发射平面波的谱密度。作为通量速度的函数的总发射能量表现出至少一个局部最大值。连接到以前研究的极限情况下，包括点杂质和一维极限已执行。作为通量速度的函数的发射能量的重要特征是明显的最大值（或多个最大值）。这些最大值的杂质的几何性质的依赖关系进行了详细的研究。
2014-12-11 cond-mat.supr-con nlin.PS
Hot spots and waves in Bi2Sr2CaCu2O8 intrinsic Josephson junction stacks -a study by Low Temperature Scanning Laser Microscopy
最近，它已被证明，大堆栈的本征约瑟夫森结在Bi 2Sr 2CaCu 2 O 8发射同步太赫兹辐射，同步大概是由腔共振触发。为了研究这种效应，我们使用低温扫描激光显微镜来成像电场分布。除了验证在低偏置腔模式的外观，我们发现，在一个高输入功率制度，驻波图案创建通过与热点的相互作用，可能指向一个新的模式产生同步辐射的内在约瑟夫森结堆栈。
2008-07-17 cond-mat.supr-con
Wireless Josephson Junction Arrays as Tunable Metamaterials: Inducing Discrete Frequency Steps with Microwave Radiation
我们报告低温，微波传输测量一个新的可切换和可调类的非线性超材料。将约瑟夫森结（JJ）的无线二维阵列作为超材料进行探测，其中阵列中的每个元胞被认为是一个元原子。在微波存在的情况下，这种由30，000个连接的元原子组成的紧凑超材料阻止了库珀对的流动，从而在我们测量的最低温度下产生具有2800的品质因数的单一鲁棒谐振信号。传输信号被打开和关闭，其幅度和频率随温度、入射射频功率或直流磁场而调谐。令人惊讶的是，将入射射频功率增加到阈值以上会导致谐振分裂为多个离散谐振，这些谐振在宽温度窗口的240 MHz范围内延伸。我们认为，这种效果是一个新的化身的逆交流约瑟夫森效应的约瑟夫森等离子体频率锁定到射频驱动频率产生量化的频率阶跃，而不是电压阶跃，在没有直流偏置。
2015-01-23 cond-mat.mes-hall 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
Novel features of Josephson flux-flow in Bi-2212: contribution of in-plane dissipation, coherent response to mm-wave radiation, size effect
研究了用聚焦离子束技术制备的Bi-2212单晶晶须堆中的约瑟夫森磁通流（JFF）。对于面内尺寸为30 × 2（mu）m^2的长结，我们发现在低温下，面内耗散对JFF电阻率（rho）_（Jff）有相当大的贡献。根据最近的理论[A。Koshelev，Phys.Rev.B62，R3616（2000）]，这导致（rho）_（Jff）（B）具有以下饱和度的二次型依赖性。JFF区的I-V特性也可以用该理论一致地描述。在JFF区，我们发现Shapiro阶跃响应的外部毫米波辐射。阶跃位置与所施加的微波的频率成比例，并且对应于来自被同步的堆叠的所有60个本征结的约瑟夫森发射。这意味着JFF在整个堆叠厚度上的相干性，并证明了通过磁场同步本征结的可能性。随着磁场的增加，I-V特性曲线上出现了JFF分支的阈值特征，阈值磁场B_t与垂直于磁场L的结尺寸（L = 30-1.4 μ m）成正比，公式为B_t =（Phi）_0/Ls，其中（Phi）_0为磁通量子，s为层间距。在JFF区的小堆的I-V特性中，我们发现了与约瑟夫森辐射与由堆形成的传输线中的主谐振腔模式的谐振相关联的费斯克阶特征。
2001-09-10 cond-mat.supr-con
Resonant electromagnetic emission from intrinsic Josephson-junction stacks with laterally modulated Josephson critical current
在由高温超导体制造的台面中实现的本征约瑟夫森结堆叠可以用作太赫兹范围内的相干电磁辐射源。主要的挑战是使堆叠中所有结中的约瑟夫森振荡同步，以从平行于c轴的晶体边缘获得显著的辐射。我们建议一个简单的方法来解决这个问题，通过人工准备的横向调制的约瑟夫森临界电流相同的所有结。在这样的叠层中，当约瑟夫森频率与由叠层横向尺寸设置的费斯克谐振频率相匹配时，相位振荡激发同相费斯克模式。在谐振中，晶体内部激发出强大的几乎是驻波的电磁波。该波在各层上是均匀的，这意味着振荡在堆叠中的所有结中是同步的。我们评估的行为的I-V特性和辐射功率附近的谐振任意调制，并找到精确的解决方案，对应于对称和非对称调制的临界电流的几种特殊情况。
2008-01-28 cond-mat.supr-con
Shunt-capacitor-assisted synchronization of oscillations in intrinsic Josephson junctions stack
我们表明，并联电容器稳定的同步振荡的本征约瑟夫森结堆栈偏置直流电流。这种同步机制具有类似于先前讨论的结之间的辐射耦合的效果，然而，它不是由堆叠的几何形状限定的。这在具有较少结数的晶体中尤其重要，其中辐射耦合是弱的，并且与具有许多结的晶体中的强超辐射效应相当。在接通偏置电流之后，分流器还有助于在振荡开始时进入锁相状态。分流器可用于调谐辐射功率，其随着分流电容的增加而下降。
2010-04-06 cond-mat.mes-hall 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
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
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
A Josephson radiation comb generator
提出了一种基于直流超导量子干涉器件（SQUID）的约瑟夫森辐射梳状发生器（JRCG）的实现方案，该器件由外加磁场驱动。当磁通量穿过临界电流干涉图案的衍射节点时，超导相经历$π$的跳跃，并且在SQUID的极端处产生电压脉冲。在周期性驱动下，这允许产生一系列尖锐的、均匀间隔的电压脉冲。在频域中，这对应于类似于光学和计量学中所利用的梳状结构。利用该装置，可以产生高达数百个驱动频率的谐波。例如，在1 GHz下驱动的一系列$50$相同的高临界温度SQUID可以在200 GHz下提供高达$0.5$ nW的功率。全固态辐射梳状发生器的可用性，如JRCG，很容易集成在芯片上，可以铺平道路的一些技术应用，从计量到亚毫米波的产生。
2015-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Amplification of electromagnetic waves excited by a chain of propagating magnetic vortices in YBaCuO Josephson-junction arrays at 77K and above
当孤立子在离散晶格中传播时，它在尾流中激发出小振幅的线性波。在直流偏置的约瑟夫森结（JJ）阵列中，这些表现为由（磁场诱导的）传播磁涡旋链激发的电磁（EM）波。当涡流速度和其中一个激发的电磁波的相速度匹配时，发生锁相。这在电流-电压特性中产生谐振阶跃，其中发生EM辐射的放大。我们首次在由高温超导体制成的JJ阵列中观测到了77 K及以上温度下锁相诱导的电磁辐射放大。
2014-01-24 cond-mat.supr-con
Multi-photon transitions between energy levels in a current-biased Josephson tunnel junction
在低温下，对小电流偏置约瑟夫森隧道结在弱微波辐射下从零电压态的逃逸进行了实验研究。的结开关电流分布的测量表明的宏观量子隧穿的相位以下的交叉温度$T^{\star} \approx 280 \rm{mK}$。在低于$T^{\star}$的温度下，我们观察到单光子和\emph{multi-photon}之间的结能级的过渡，通过施加微波辐射的频率范围之间的$10 \rm{GHz}$和$38 \rm{GHz}$的结。这些观察结果反映了只包含少量能级的结势的非谐性。
2002-06-13 cond-mat.supr-con
Josephson Traveling Wave Parametric Amplifiers as Non-Classical Light Source for Microwave Quantum Illumination
通过所谓的量子照明程序，可以丰富对低反射率物体的探测。为了使这种量子过程优于经典检测协议，最初需要微波辐射的纠缠态。本文讨论了基于电路QED器件的约瑟夫森行波参量放大器（JTWPAs）作为双模压缩真空态（一种特殊的信号-闲频纠缠态）的合适光源的作用。获得的宽带宽使JTWPA成为在量子精密测量和信息处理应用中产生量子辐射的理想候选者。
2021-06-09 cond-mat.supr-con quant-ph
Controlling Josephson transport by manipulation of Andreev levels in ballistic mesoscopic junctions
讨论了如何通过外加静电门、外加电流注入和电磁辐射来影响Andreev能级的结构和非平衡布居数，从而控制直流约瑟夫森电流。特别是，我们将考虑在“长”SIS隧道结的“巨”约瑟夫森电流和三个终端SNS结的规则和异常的非平衡约瑟夫森电流。我们将简要讨论约瑟夫逊场效应晶体管（JOFET）和新发明的约瑟夫逊干涉晶体管（JOINT）的应用。
1998-12-06 cond-mat.supr-con
