Аномальная прозрачность периодически модулированных пластин слоистых сверхпроводников в терагерцевом диапазоне частот

Abstract

В настоящей работе предсказано усиленное прохождение терагерцевого излучения через периодически модулированные пластины слоистых сверхпроводников, обусловленное дифракцией падающих волн и резонансным возбуждением собственных мод. Предполагается, что толщина пластины во много раз превышает глубину скин-слоя, и в отсутствие модуляции прозрачность пластины равна нулю с экспоненциальной точностью. В модулированной пластине электромагнитное поле переносится от облучаемой ее стороны к противоположной благодаря возбуждению волноводных мод, которые не затухают вглубь пластины, в отличие от металлов, где усиленное прохождение света связано с возбуждением поверхностных волн. Показано, что в эксперименте на графике зависимости коэффициента прохождения от угла падения волны должны наблюдаться серии резонансных пиков, соответствующих равенству волнового вектора дифрагированной волны волновому вектору одной из собственных волноводных мод. Рассмотрен также противоположный эффект, когда прозрачность модулированной тонкой пластины (с толщиной, много меньшей глубины скин-слоя) заметно уменьшается за счет резонансного возбуждения собственных мод.

В роботі розглянуто посилене проходження терагерцового випромінювання крізь періодично модульовані пластини шаруватих надпровідників, що обумовлене дифракцією падаючих хвиль і резонансним збудженням власних мод. Передбачається, що товщина пластини у багато разів перевищує глибину скін-шару, і в відсутність модуляції прозорість пластини дорівнює нулю з експоненційною точністю. У модульованій пластині електромагнітне поле переноситься від опромінюваного боку до протилежної завдяки збудженню хвилеводних мод, які не затухають в глибину пластини, на відміну від металів, де посилене проходження світла пов'язано зі збудженням поверхневих хвиль. Показано, що в експерименті на графіку залежності коефіцієнта проходження від кута падіння хвилі повинні спостерігатися серії резонансних піків, які відповідають рівності хвилевого вектора дифрагованої хвилі та хвильового вектора однієї з власних хвилеводних мод. Розглянуто також протилежний ефект, коли прозорість модульованої тонкої пластини (з товщиною значно меншою глибини скін-шару) помітно зменшується за рахунок резонансного збудження власних мод.

We predict the enhanced transmissivity of modulated slabs of layered superconductors for terahertz radiation due to the diffraction of the incident wave and the resonance excitation of the eigenmodes. The electromagnetic field is transferred from the irradiated side of a slab of layered superconductor to the other one by excited waveguide modes which do not decay deep into the slab, contrary to metals, where the enhanced light transmission is caused by the excitation of the evanescent surface waves. We show that a series of resonance peaks can be observed in the dependence of the transmittance on the varying incidence angle, when the dispersion curve of the diffracted wave crosses successive dispersion curves for the WGMs. We also consider the opposite effect when the transparency of a modulated thin slab (with a thickness much less than the skin depth) is significantly reduced due to the resonant excitation of the eigenmodes.