Косые поверхностные джозефсоновские плазменные волны в слоистых сверхпроводниках

Abstract

Впервые теоретически исследованы косые поверхностные джозефсоновские плазменные волны (ПДПВ), распространяющиеся вдоль границы раздела сред диэлектрик − слоистый сверхпроводник. Рассмотрен случай, когда слои сверхпроводника перпендикулярны границе раздела сред. Косые ПДПВ представляют собой поверхностные электромагнитные волны, распространяющиеся под произвольным углом к слоям сверхпроводника. Поле косых ПДПВ является суперпозицией обыкновенной и необыкновенной поверхностных электромагнитных волн. Получено дисперсионное уравнение косых ПДПВ, являющееся наиболее общим дисперсионным уравнением ПДПВ для рассматриваемой ориентации слоев сверхпроводника относительно границы. Решена задача возбуждения косых ПДПВ методом нарушенного полного внутреннего отражения. Установлено, что при возбуждении косых ПДПВ в призме возникает дополнительная отраженная волна с поляризацией, ортогональной поляризации падающей волны. Показано, что при некоторых оптимальных параметрах структуры коэффициент отражения возбуждающей волны в призме может обратиться в нуль.

Вперше теоретично досліджено косі поверхневі джозефсоновські плазмові хвилі (ПДПХ), що поширюються уздовж межі розділу середовищ діелектрик − шаруватий надпровідник. Розглянуто випадок, коли шари надпровідника перпендикулярні межі розділу середовищ. Косі ПДПХ є поверхневі електромагнітні хвилі, що поширюються під довільним кутом до шарів надпровідника. Поле косих ПДПХ є суперпозицією звичайної та незвичайної поверхневих електромагнітних хвиль. Отримано дисперсійне рівняння косих ПДПХ, що є найбільш загальним дисперсійним рівнянням ПДПХ для розглянутої орієнтації шарів надпровідника щодо межі розділу. Розв’язано задачу збудження косих ПДПХ методом порушеного повного внутрішнього відбиття. Встановлено, що при збудженні косих ПДПХ в призмі виникає додаткова відбита хвиля з поляризацією, ортогональною поляризації падаючої хвилі. Показано, що при деяких оптимальних параметрах структури коефіцієнт відбиття збудливої хвилі в призмі може обернутися в нуль.

In this paper the theoretical analysis of oblique surface Josephson plasma waves (oblique SJPWs) that propagate along an interface between a dielectric and layered superconductor is first presented. The case where the superconductor layers are perpendicular to the interface is considered. The oblique SJPWs are the surface electromagnetic waves propagating in the interface plane at an arbitrary angle with respect to the superconductor layers. The electromagnetic field of the waves is the superposition of ordinary and extraordinary surface electromagnetic waves. The dispersion equation of the oblique SJPWs has been derived. This equation is the most general dispersion equation of the SJPWs in the case under study. The problem of excitation of oblique SJPWs by means of the attenuated total reflection method is solved. It has been established that the process of the excitation of oblique SJPWs is accompanied by onset of an additional reflected wave in the prism with a polarization orthogonal to the polarization of the incident wave. It has been found that the reflection coefficient of the exciting wave in the prism can vanish for some optimal parameters of the structure.