Terahertz nonlinear response in cuprate superconductors and the Higgs field in doped Mott insulators
Institute for Advanced Study, Tsinghua University（清华大学高等研究院）
研究通过新兴Higgs模式解释铜基超导体中THG信号的伪间隙区域持续现象，揭示了掺杂莫特绝缘体中holons与spinoons相互作用对超导相干性的影响。
2025-09-10 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Experimental signature of transient symmetry breaking in a cavity superconductor
Research Institute of Superconductor Electronics (RISE) & Key Laboratory of Optoelectronic Devices and Systems with Extreme Performances of MOE,School of Electronic Science and Engineering, Nanjing University（南京大学电子科学与工程学院超导电子研究所及极端性能光电器件与系统教育部重点实验室）；Department of Physics, TU Dortmund University（多特蒙德工业大学物理系）
本研究利用时间分辨太赫兹泵浦-探测光谱学，发现强太赫兹场通过注入瞬态超电流在腔超导体中引发高阶非线性响应，从而在皮秒尺度上实验证实了瞬态对称性破缺，并指出微腔强耦合可灵敏探测该非线性响应。
2026-10-09 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Conversion of terahertz wave polarization at the boundary of a layered superconductor due to the resonance excitation of oblique surface waves
我们预测了太赫兹电磁波从层状超导体的强各向异性边界反射的偏振的完全TM-TE变换。我们考虑的情况下，当波入射到超导体从一个介质棱镜分离的样品由一个薄的真空间隙。这一现象的物理起源与光学中的Wood反常现象相似，与斜表面波的共振激发有关。我们还讨论了这些波的色散关系，传播沿边界的超导体在一定的角度相对于各向异性轴，以及它们的激发的衰减全反射法。
2011-12-27 cond-mat.supr-con
Nonlinear focusing of Terahertz laser beam using layered superconductor
我们从理论上研究了太赫兹（THz）高斯光束通过分层超导体薄样品的传播。我们认为束轴和超导层垂直于样品界面，而束中的电场垂直于超导层。我们表明，在这样的几何形状，超导层之间的约瑟夫森电流支持光束的透镜，而不是在瑞利范围内的发散。此外，由于非线性，透射光束的焦距和束腰依赖于入射光束强度。这些依赖性表明，可以在太赫兹激光器的实验中观察到的非平凡的滞后行为。
2022-09-13 cond-mat.supr-con
Higgs Amplitude Mode in BCS Superconductors Nb$_{1-x}$Ti$_{x}$N induced by Terahertz Pulse Excitation
利用太赫兹泵浦-太赫兹探测光谱研究了BCS超导体Nb 1-xTixN薄膜在非绝热激发下的超快响应。在单周期太赫兹泵浦脉冲的瞬时激励下，BCS带隙能区的电磁响应出现瞬态振荡。振荡频率与BCS能隙的渐近值相一致，表明理论上预期的序参量集体振幅模式，即Higgs振幅模式的出现.我们的结果为用光学手段实现超导序参量的超快调控开辟了一条新的途径。
2013-07-09 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
Terahertz range polarization rotation in the candidate time-reversal symmetry breaking superconductor BiNi
本研究利用高精度太赫兹偏振测量技术，在零磁场下的BiNi双层超导体中观察到了迄今最小的偏振旋转和数百微弧度的低频克尔旋转，证实了时间反演对称性破缺，并通过分析支持了多带超导情景。
2025-08-11 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
The effect of Joule heating on the terahertz radiation in the superconductor media
第二类超导体中涡旋晶格的运动可以产生太赫兹频率范围内的电磁波辐射。超导体中的涡流动力学遵循伦敦方程。本文通过求解有涡旋存在时的伦敦方程，研究了超导体相干长度和伦敦穿透深度对辐射功率的影响。结果表明，减小相干长度，辐射功率将显著增加。此外，通过增加穿透深度，可以获得具有尖锐峰值的更多辐射功率。对焦耳热效应的进一步研究表明，当远离临界温度时，辐射功率几乎与温度无关。但另一方面，在临界温度附近，辐射功率强烈地依赖于温度变化。此外，通过增加偏置电流，辐射功率将增大，并且辐射峰值的频率将相应地改变。
2020-05-07 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
High Power and Wideband Terahertz Modulator Using c-Axis Current Controlled Layered Superconductors
提出并研究了将电容耦合、电感耦合和同步约瑟夫森结叠层用作高辐射功率或宽带电流控制太赫兹调制器的可能性。这种调制器，它可以使用的层状高Tc超导体的台面结构制造的属性，得到数值和解析的存在和不存在的外部磁场与不同的涡旋晶格。在此基础上，计算了调制信号相对于输入信号的峰值频偏。在这种方法中，还获得了辐射信号的典型频谱。此外，还解析地得到了不同磁结构下峰值频偏随载波频率的变化规律。这些计算的结果显示了从亚太赫兹到多太赫兹的载波频率。
2012-05-13 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
Ultrastrong magnon-photon coupling in superconductor/antiferromagnet/superconductor heterostructures at terahertz frequencies
Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）；School of Physics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学物理学院）；National Research University Higher School of Economics（国立研究型高等经济大学）
研究通过量子和经典视角预测在太赫兹频率下超导/反铁磁体/超导异质结构中实现磁子与光子超强耦合，通过磁场调控磁子模式与光子的耦合强度，并实现磁子极化子的高速传输。
2026-04-12 cond-mat.mes-hall 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
Onset of superconductor-insulator transition in an ultrathin NbN film under in-plane magnetic field studied by terahertz spectroscopy
利用太赫兹时域光谱技术研究了外加磁场沿膜面方向作用下的适度无序NbN超导薄膜的光学电导率。约5 nm的膜厚度与相干长度相当，因此不应形成涡旋。这通过以下事实得到证实：在太赫兹电场设置为垂直于和平行于外部磁场的情况下，观察到光谱之间没有显著差异。同时使用Maxwell-Garnett有效介质理论和Herman和Hlubina的光学电导率模型证明了在高达7 T的磁场中正确地再现了实验获得的太赫兹光谱。这让我们得出结论，磁场倾向于抑制超导性，导致非均匀状态，其中超导畴被包围在正常状态矩阵内。由于对断裂效应的散射率被发现与磁场线性增加。
2021-08-31 cond-mat.supr-con
Anomalous terahertz nonlinearity in disordered s-wave superconductor close to the superconductor-insulator transition
International Center for Quantum Materials, School of Physics, Peking University（北京大学物理学院量子材料国际中心）；School of Electronic Science and Engineering, Nanjing University（南京大学电子科学与工程学院）；Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所凝聚态物理国家实验室）；Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）
研究通过太赫兹光谱分析探讨了杂质对超导体非线性响应和Higgs模式的影响，发现强杂质条件下在超导-绝缘体转变附近出现异常的三次谐波生成信号，揭示了电子与超导Higgs模式之间的强耦合。
2025-10-20 cond-mat.supr-con
Nonlinear light-matter interaction at terahertz frequencies
中红外和太赫兹波段的强光脉冲作为一种强有力的工具，近年来逐渐成为操纵和控制固态，特别是具有强关联电子的复杂凝聚态系统的有力工具。最近在0.1-30 THz频率范围内的高功率源（来自桌面激光系统和自由电子激光）的发展提供了对分子和固体的激发的途径，这些分子和固体可以在它们的共振频率下被激发。其中，我们讨论了金属中的自由电子，层状超导体中的超导能隙和约瑟夫森等离子体，晶格（声子）的振动模式，以及磁激发。这篇评论提供了一个概述和说明性的例子，如何强烈的太赫兹瞬态可以用来共振控制的问题，特别关注强关联电子系统和高温超导体。
2016-08-19 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Terahertz time-domain spectroscopy of transient metallic and superconducting states
时间分辨太赫兹时域光谱（THz-TDS）是探测光致非平衡金属态和超导态的理想工具。在这里，我们专注于解释的二维响应函数$Σ(ω;t)$，它的措施，检查它是否提供了一个准确的快照的瞬时光学电导率，$σ(ω;t)$。对于具有随时间变化的载流子密度的Drude模型，我们证明了$Σ(ω;t)$不仅仅与$σ(ω;t)$相关。当光生载流子的动量弛豫速率较长时，两个响应函数的差异最为明显，这在脉冲光激发后成为超导体的系统中就是这种情况。从我们的模型的分析，我们确定的光致超导性，可以看到时间分辨THZ-TDS的签名。
2015-06-24 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
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
Enhanced Transmission of Terahertz Radiation through Periodically Modulated Slabs of Layered Superconductors
我们预测由于入射波的衍射和本征模的共振激发，层状超导体调制板对太赫兹辐射的透射增强。电磁场从层状超导体的板的照射侧通过激发的波导模式（WGM）转移到另一个，所述激发的波导模式（WGM）不衰减到板的深处，与金属相反，其中增强的光传输是由倏逝表面波的激发引起的。我们发现，一系列的共振峰（与$T \sim 1$），可以观察到的透射率$T$的依赖关系的变化的入射角$θ$，当衍射波的色散曲线交叉连续的色散曲线的WGM。
2012-06-28 cond-mat.supr-con physics.optics
Reflective terahertz time-domain spectroscopy measurement on the stripe-ordered superconductor La$_{1.84-y}$Nd$_y$Sr$_{0.16}$CuO$_4$
利用反射太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术，在电场沿c轴偏振的情况下，测量了静态条纹有序La $_{1.84-y}$ Nd $_y$ Sr $_{0.16}$ CuO $_4$（LNSCO）$y$ = 1，0.1，0.2，0.3和0.4的反射率，获得了比传统傅里叶变换型光谱仪更低的频率信息.最近，在LNSCO（$x$ =0.15，，$y$，$\geq$，0.2）上报道了二维超导（2DSC）特性\cite{tajima,schafgans,li}，即层内完全导电而不伴有层间超导行为.我们观察到约瑟夫森等离子体边缘的存在，这表明在这些化合物中没有实现2DSC。
2012-01-14 cond-mat.supr-con
Photon echo from Maki-Thompson interference in a fluctuating s-wave superconductor
Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；Songshan Lake Materials Laboratory（松山湖材料实验室）
本研究从理论上探究涨落s波超导体的非线性光学响应，发现其可产生源于Maki-Thompson干涉的光子回波，该回波可用于区分不同涨落电导率机制。
2026-10-14 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Competing Orders and Ultrafast Energy Transfer at the Quantum Limit in a Nb$_3$Sn Superconductor Probed by Terahertz Electrodynamics
我们报告了一个中等清洁的A15超导体（SC）超快激发后的低能量电动力学，以理解和操纵太赫兹（THz）准粒子（QP）的运输从竞争订单的调谐泵光激发。使用35-fs的光脉冲，我们观察到一个非热增强的低频电导率，观察到的THz泵浦，这持续到一个额外的临界温度以上的SC一个，从电子顺序在马氏体正常状态。在SC状态下，对断裂动力学的能量密度依赖性与分析模型一起提供了证据，在激光脉冲期间的“一个光子到一个对”的非共振能量转移。这种光子能量$\hbarω$在{ \em quantum}极限下（由$2Δ_{SC}/\hbarω$ =0.33 $\%$设置）向QP的初始转移比先前研究的BCS SC小一个数量级以上，我们将其归因于强电子-声子耦合和A15 SC中声子凝聚的可能影响。
2018-08-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el 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
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
Cooper Pair Breakup in YBCO under Strong Terahertz Fields
我们发现，在太赫兹频率下~ 30 kV cm^（-1）的强电场可以显著削弱铜氧化物超导体的超导特性。利用高功率太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术研究了单周期高强度太赫兹脉冲作用下YBa 2Cu 3 O 7-delta（YBCO）的面内电导率。尽管太赫兹光子能量（~ 1.5 meV）显著小于YBCO中的能隙（~ 20-30 meV），但是光学电导率对所施加的太赫兹瞬态的场强高度敏感。这可能是由于超导体的有效耦合功能的超快场致修改，导致大规模的库珀对分裂。对于MgO和LSAT衬底上的几种YBCO薄膜，该效果是明显的。
2012-05-08 cond-mat.supr-con
Visualizing a Terahertz Superfluid Plasmon in a Two-Dimensional Superconductor
该研究利用自旋电子太赫兹发射器近场，在少层Bi2Sr2CaCu2O8+x中观测并空间分辨了亚能隙二维超流体等离激元，揭示了二维超导转变的动量与频率依赖特性，为超流体现象研究提供了新平台。
2025-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Theory of terahertz electric oscillations by supercooled superconductors
我们预测，在低于T_c时，可以达到负微分电导率（NDC）区.超导体在直流电压下正常相应过冷到T<T_c。在这种非平衡状态下，超导体的负直流效应是由涨落库珀对的过剩电导率产生的。我们建议使用过冷超导体的NDC作为产生电振荡的活性介质。这种发生器可以作为一种新型的太赫兹辐射源应用于超导电子学中。振荡可以通过改变偏置电压、当超导体是场效应晶体管的沟道时通过栅电极的静电掺杂或通过光来调制。当小振幅振荡稳定在临界温度T_c附近时，该发生器可用作测辐射热计。NDC应用的本质是通过求解正相库珀对亚稳态的Boltzmann动力学方程来预测的。涨落库珀对的玻尔兹曼方程是超导电性微观理论最新应用的结果。我们的理论结论是基于一些近似，如时间相关的金兹伯格-朗道理论，但仍然可以可靠地预测NDC的出现。超导体可以作为发电机工作的最大频率由临界温度\hbar omega_max ~ k_B T_c决定。对于高T_c超导体，该最大频率正好落在太赫兹范围内。简要讨论了避免超导形核的工艺条件。我们认为，纳米结构的高T_c超导体图案化在一个单一的芯片可以给建议的振荡器的最佳技术性能。
2005-05-28 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
Parametric Amplification of a Terahertz Quantum Plasma Wave
光子学中的许多应用需要对等离子体波进行全光学操纵，这可以将电磁能量集中在亚波长长度尺度上。这在金属等离子体中是困难的，因为它们的光学非线性很小。一些层状超导体支持弱阻尼等离子体波，涉及电容耦合平面之间的超流体的振荡隧穿。这种约瑟夫森等离子体波（JPW）也是高度非线性的，并表现出惊人的现象，如合作发射的相干太赫兹辐射，超导金属振荡和孤子形成。我们在这里表明，太赫兹JPW在铜氧化物超导体可以通过立方隧穿非线性参数放大。参量放大对泵浦波和种子波之间的相对相位敏感，并且可以被优化以实现序参量相位波动或单个太赫兹光子器件的压缩。
2015-11-26 cond-mat.supr-con physics.optics
Polarization-resolved terahertz third-harmonic generation in a superconductor NbN: dominance of Higgs mode beyond the BCS approximation
时域太赫兹（THz）光谱学的最新进展揭示了在s波超导体中，由集体Higgs振幅模介导的共振增强的强THz三次谐波产生（THG），其中电荷密度涨落（CDF）也被证明对非线性三阶极化率有贡献。理论上已经提出，Higgs和CDF的非线性响应表现出本质上不同的偏振依赖性。在这里，我们实验区分两个贡献的偏振分辨强太赫兹透射光谱的单晶氮化铌薄膜。结果表明，透射光中的共振三倍频总是出现在与入射光偏振方向平行的方向上，与晶轴无关。当我们比较这与理论计算在这里与BCS近似和动力学平均场论的NbN模型的第一性原理，实验结果强烈表明，Higgs模式，而不是CDF主导的NbN的三倍频共振。一个可能的机制，如声子介导的配对相互作用超越BCS的延迟效应进行了讨论。
2017-03-09 cond-mat.supr-con
Proposed parametric cooling of bilayer cuprate superconductors by terahertz excitation
我们提出并分析了一种基于选择性驱动$c$轴振动模式的双层铜氧化物参数冷却方案。该方案利用振动作为换能器，使约瑟夫森等离子体频率的时间依赖性。我们展示了如何调制在不同的频率之间的层内和层间的等离子体基本上抑制双层间的相位波动，负责切换$c$轴运输从超导电阻状态。我们的计算表明，这可能提供了一个可行的机制，稳定非平衡超导性，甚至高于$T_c$，提供了一个有限的对密度之间的双层之间的平衡。
2015-03-12 cond-mat.supr-con quant-ph
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
Amplitude mode in a multi-gap superconductor MgB$_2$ investigated by terahertz two-dimensional coherent spectroscopy
本文利用太赫兹二维相干光谱研究多能隙超导体MgB$_2$的非线性响应，发现其振幅模式仅在最低温度下良好定义且随温度升高强阻尼，揭示了带间耦合对振幅模式的重要影响。
2025-07-17 cond-mat.supr-con
Revealing strong coupling of collective modes between superconductivity and pseudogap in cuprate superconductor by terahertz third harmonic generation
研究固体中不同自由度之间的相互作用对于理解材料的功能具有重要意义。这种相互作用的一个突出例子是铜氧化物超导体中超导性（SC）、电荷密度波（CDW）、赝能隙态（PG）和其他奇异相之间的相互交织耦合或竞争。最近出现的非线性太赫兹（THz）三次谐波产生（THG）光谱为探索超导序参量的集体（Higgs）模及其与纠缠/竞争相的相互作用提供了一个强有力的工具。在这项研究中，我们报告的$_2$（YBCO）薄膜的非线性太赫兹三倍频光谱与不同的掺杂。我们确定了一个特征温度$T_{THG}$，低于该温度出现三级磁化率$χ^{(3)}$。值得注意的是，在相图的宽范围掺杂下，$T_{THG}$与赝能隙的交叉温度$T^*$一致。当进入超导态时，THG急剧增加，但在$T_c$附近表现出异常的下降特征，这在最佳掺杂的样品中更清楚地看到。引人注目的是，我们直接观察到拍频结构在测量的实时波形的THG信号。时域波形的傅立叶变换给出了低于和高于原始THG频率的两个单独的模式。观测结果强烈表明，一个额外的模式，可能是希格斯模式，出现在$T_c$和耦合模式已经发展低于$T^*$。强耦合效应提供了新的见解之间的相互作用的超导性和赝隙。结果明确地表明，赝能隙相不是超导性的先驱，但代表了一个独特的秩序。
2022-11-13 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Collective modes in terahertz field response of superconductors with paramagnetic impurities
本文研究含弱磁性杂质的无序超导体在太赫兹场下的集体模式，通过Usadel方程分析发现Carlson-Goldman和等离激元模式需阈值动量激发，且随自旋翻转散射增强而增大，振幅模式受抑制，等离激元模式在对破缺下无间隙。
2024-03-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Lightwave Terahertz Quantum Manipulation of Non-equilibrium Superconductor Phases and their Collective Modes
提出了一个规范不变的密度矩阵描述的非平衡超导体（SC）状态的空间和时间相关的强太赫兹（THz）光波驱动。我们推导了超导体的布洛赫-麦克斯韦方程组的运动，扩展了安德森赝自旋模型，包括库珀对的质心运动和电磁传播效应。因此，我们描述量子控制的动力学相位，集体模式，准粒子的相干性，和高非线性载波振荡周期，这涉及到我们最近的实验。通过有效光波场加速凝聚体产生具有直流分量的非线性超电流的相干光生动态地打破了平衡反转对称性。实验签名包括高谐波光发射在平衡对称禁止频率，拉比-希格斯集体模式和准粒子相干性，和非平衡移动凝聚态调谐几个周期的太赫兹场。我们使用这样的光波作为振荡加速力，驱动强非线性和各向异性准粒子种群来控制和放大不同类别的集体模式，例如，阻尼振荡，持续振荡，和过阻尼动力学通过拉比flopping。最近的相位相干非线性光谱实验可以通过求解包括自洽光-物质耦合的全非线性量子动力学来模拟。
2020-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Energy-gap dynamics of superconducting NbN thin films studied by time-resolved terahertz spectroscopy
利用时域太赫兹光谱技术，我们对传统BCS超导体NbN中超导能隙的光致抑制和恢复进行了直接研究。发现这两个过程都强烈依赖于温度和激发密度。用所建立的唯象Rothwarf-Taylor模型对数据进行分析，确定了裸准粒子复合率、库珀对断裂率和电子-声子耦合常数，λ= 1.1 +/- 0.1，与理论估计值符合得很好。
2011-09-28 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Terahertz transition radiation of bulk and surface electromagnetic waves by an electron entering a layered superconductor
本文从理论上研究了电子穿过层状超导体和各向同性介质界面时体电磁波和表面电磁波的跃迁辐射。我们假设电子的运动方向和超导层的取向垂直于界面。推导了体电磁波和斜表面电磁波的强各向异性辐射场和时间积分能流的解析表达式。我们发现，与约瑟夫森等离子体频率$ω_J$的频率接近的OSW提供的OSW的能量通量的主要贡献。此外，对于接近约瑟夫森等离子体频率的频率，OSW辐射的谱密度在方位角$φ$的某个临界值处发散。在角度$φ=0$和$φ=90^o$处，辐射场具有横向磁极化。我们还研究了从层状超导体中逃逸的电子的切伦科夫辐射，并表明这种辐射几乎是单色的。层状超导体中切伦科夫辐射的一个显著特征是，与各向同性的情况相反，切伦科夫辐射明显地表现为辐射能通量的角度依赖性。
2014-07-07 cond-mat.supr-con
Deeper insight into the terahertz response of conventional superconductors under magnetic field
本文在 Voigt 和 Faraday 磁光构型下研究常规超导体的太赫兹电导率，为 Nb 膜实验提供更优拟合描述，并用 Maxwell-Garnett 模型分析不同厚度 NbN 膜，统一用 Herman-Hlubina 模型解释磁场相关的拆对散射过程。
2025-06-05 cond-mat.supr-con
Impact of damping on superconducting gap oscillations induced by intense Terahertz pulses
我们研究了带隙振荡和阻尼之间的相互作用，在超导体的动力学采取了强的光脉冲与子间隙太赫兹频率的平衡。一个半唯象的形式主义的发展，包括电子子系统中的阻尼所产生的影响超越BCS，如Bogoliubov准粒子和希格斯衰变模式之间的相互作用。这种过程在超导体的标准赝自旋语言中方便地表示为$T_{1}$和$T_{2}$时间。与我们在这里报道的NbN的数据相比，我们认为，在皮秒时间尺度上的超导动力学，在泵被关闭后，是由$T_{2}$过程。
2018-04-27 cond-mat.supr-con
Collective modes and terahertz near-field response of superconductors
我们从理论上研究了BCS型超导体的低能电磁响应，重点是用太赫兹近场光学观察到的传播集体模。感兴趣的频率和动量范围是$ω< 2Δ$和$q < 1/ξ$，其中$Δ$是间隙，$ξ$是相干长度。我们表明，它是可能的，观察超流等离子体激元，振幅（Higgs）模式，Bardasis-Schrieffer模式和Carlson-Goldman模式使用太赫兹近场技术，虽然这些模式没有线性耦合到远场辐射。太赫兹近场辐射耦合到振幅模式需要粒子-空穴对称性破缺，而耦合到Bardasis-Schrieffer模式不需要，并且通常更强。对于适合于当前感兴趣的层状超导体的参数，Carlson-Goldman模式出现在近场反射系数中，作为亚太赫兹频率范围内的弱特征。在纳米尺度分离的两层超导层系统中，声学相位模作为系统的反对称密度涨落模出现。该模式在近场THz响应中产生定义良好的共振峰，并且与Bardasis-Schrieffer和振幅模式具有强的反交叉，从而增强了它们的响应。在由许多层准二维超导体组成的板中，例如在高T $_c$铜酸盐化合物的样品中实现，发现传播的约瑟夫森等离子体振子模式的许多分支耦合到THz近场辐射。
2020-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Sideband fingerprint of the Leggett mode in terahertz two-dimensional coherent spectroscopy of multiband superconductors
Max Planck Institute for Solid State Research（马克斯·普朗克固体研究所）；University of Tokyo（东京大学）；Cryogenic Research Center, University of Tokyo（东京大学低温研究中心）；RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)（理化学研究所涌现物质科学中心）；Trans-scale Quantum Science Institute, University of Tokyo（东京大学跨尺度量子科学研究所）
该理论工作证明太赫兹二维相干光谱可通过边带发射直接指纹化多带超导体中的Leggett模式，无需预知频率或调参，且对温度和弛豫鲁棒，扫描脉冲中心频率可无歧义识别该模式。
2026-10-05 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
Ferron-Polaritons in Superconductor/Ferroelectric/Superconductor Heterostructures
Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）；School of Physics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学物理学院）
研究通过超导/铁电/超导异质结实现铁电极化子与光子的强耦合，揭示了太赫兹频率下极端光-物质耦合的新型平台。
2026-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Terahertz Electrodynamics and Kinetic Inductance of Disordered Titanium-Vanadium Alloy Thin Films
Free Electron Laser Utilization Laboratory, Raja Ramanna Center for Advanced Technology（自由电子激光利用实验室，拉贾·拉曼纳先进技术中心）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴哈国家研究所）
利用太赫兹时域光谱研究无序Ti40V60合金薄膜，揭示无序对超导高频电动力学响应及动感电感的调控作用。
2026-05-29 cond-mat.supr-con
Revealing novel aspects of light-matter coupling in terahertz two-dimensional coherent spectroscopy: the case of the amplitude mode in superconductors
本研究利用太赫兹二维相干光谱探究NbN超导体的太赫兹非线性响应，发现由无序激活的顺磁耦合引发的$Ω=2Δ$共振由超导振幅模主导，展现了该技术探测特殊集体激发的独特能力。
2024-06-21 cond-mat.supr-con
Ultrafast terahertz superconductor van der Waals metamaterial photonic switch
本研究设计了基于高温超导BSCCO范德华材料的超快太赫兹超材料光子开关，实现相位和幅度调制，开关时间50皮秒，并探讨了光-物质相互作用动力学，适用于通信和量子技术。
2023-12-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
Emission of continuous coherent terahertz waves with tunable frequency by intrinsic Josephson junctions
我们提出了一种机制，电磁太赫兹波的发射模拟。高$T_{c}$超导体形成自然堆叠的约瑟夫森结。当向样品施加外部电流和磁场时，磁通流感应电压。电压通过约瑟夫森效应产生振荡电流，并且电流激发约瑟夫森等离子体。样品作为腔体工作，输入能量以约瑟夫森等离子体的驻波形式存储。一部分能量以太赫兹波的形式发射。
2004-07-02 cond-mat.supr-con
Photo-induced nonequilibrium response in underdoped YBa$_2$Cu$_3$O$_{6+x}$ probed by time-resolved terahertz spectroscopy
强激光脉冲最近已经成为一种工具，可以在复杂的量子材料中调节不同的顺序。在众多的光诱导现象中，铜氧化物中远高于平衡转变温度的瞬态超导现象尤其引人注目。这些实验的关键是特定声子模式的共振泵浦，人们认为这可以通过抑制竞争阶数或稍微修改结构来诱导超导相位相干性。本文对欠掺杂$_2$ O $_{6+x}$的光致非平衡响应进行了全面的研究。我们发现，在光激发下，超导态的约瑟夫森等离子体边缘最初伴随着准粒子激发而消失，随后在短时间内以低于静态等离子体边缘的频率重新出现。在正常状态下，增强或较弱的边缘状形状确实是由泵浦脉冲引起的反射光谱伴随着同时上升的实部和虚部的电导率。我们比较了近红外和中红外激发的泵浦诱导效应，并排除了声子泵浦作为上述光诱导效应的一种情况。我们进一步阐述了正常状态下的瞬态响应不太可能用光致超导来解释。
2020-01-13 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Ultrastrong Coupling Signatures in Photon Statistics from Terahertz Higgs-Polaritons
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
研究通过腔内超导体传输光子统计，揭示强耦合下双光子Higgs极子的非线性特性，发现光子统计变化源于暗腔态的形成，为太强耦合提供诊断方法。
2026-10-30 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con physics.optics
On-chip sensing of hotspots in superconducting terahertz emitters
高温超导体Bi2Sr2CaCu2O8中的本征约瑟夫森结以其发射具有宽调谐频率的高功率太赫兹光子的能力而闻名。热点作为跨结的非均匀温度分布，被认为在同步结之间的规范不变相位差，从而实现相干强发射方面起着关键作用。先前的光学成像技术已经间接地表明热点温度可以高于超导体的临界温度。然而，这种光学方法通常会干扰局部温度分布，并且对于器件应用来说太慢。在本文中，我们展示了一种片上原位传感技术，可以精确地量化局部温度分布。这是通过在“发射极”结的顶部制造一系列微型“传感器”结并测量传感器上的临界电流与施加到发射极的偏置电流来实现的。这种完全电子化的片上设计可以实现对BSCCO结中热点的有效闭环控制，并显着增强超导太赫兹发射器的功能。
2020-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Terahertz source-on-a-chip with decade-long stability using layered superconductor elliptical microcavities
本研究提出一种基于层状高温超导体椭圆微腔的片上太赫兹发射源，利用本征Josephson结阵列锁相振荡实现超11年稳定相干发射，为可扩展固态THz激光器平台奠定基础。
2025-06-28 cond-mat.supr-con cs.SY eess.SY
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
