Гистерезисные скачки поверхностного реактанса слоистого сверхпроводника при изменении амплитуды падающей волны

Abstract

Теоретически исследован нелинейный отклик слоистого сверхпроводника на симметричное (по магнитному полю) электромагнитное возбуждение. Предсказана неоднозначная зависимость фазы отраженного сигнала от амплитуды H₀ облучающей волны. В результате возникают гистерезисные скачки в зависимости поверхностного реактанса сверхпроводника от H₀ . Если частота облучающего поля близка к джозефсоновской плазменной частоте, то этот необычный нелинейный эффект может наблюдаться при не очень сильных амплитудах переменного поля. Получены условия возникновения гистерезиса. Выражения для сдвига фазы отраженной волны выведены с использованием связанных синусоидальных уравнений Гордона. Кроме того, изучен класс разрывных по координате решений этих уравнений, которым соответствует непрерывное пространственное распределение магнитного поля в сверхпроводнике. Такие решения приводят к возникновению дополнительных ветвей в зависимости сдвига фазы отраженной волны от амплитуды падающей волны.

Теоретично досліджено нелінійний відгук шаруватого надпровідника на симетричне (по магнітному полю) електромагнітне порушення. Передвіщено неоднозначну залежність фази відбитого сигналу від амплітуди H₀ хвилі, що опромінює. У результаті виникають гістерезисні перегони в залежності поверхневого реактансу надпровідника від H₀. Якщо частота поля, що опромінює, близька до джозефсонівської плазменої частоти, то цей незвичайний нелінійний ефект може спостерігатися при не дуже сильних амплітудах змінного поля. Отримано умови виникнення гістерезису. Вираз для зсуву фази відбитої хвилі виведено з використанням зв'язаних синусоїдальних рівнянь Гордона. Крім того, вивчено клас розривних по координаті рішень цих рівнянь, яким відповідає безперервний просторовий розподіл магнітного поля в надпровіднику. Такі рішення призводять до виникнення додаткових гілок у залежності зсуву фази відбитої хвилі від амплітуди падаючої хвилі.

A nonlinear response of a layered superconductor to symmetrical (with respect to magnetic field) electromagnetic excitation is studied theoretically. A multiple-valued dependence of reflected signal on incident-wave amplitude H₀ is predicted. As a result, hysteresis jumps in the dependence of superconductor surface reactance H₀ occur. If the frequency of irradiating field is close to the Josephson plasma frequency, this unusual nonlinear effect can be observed for not very strong amplitudes of ac field. The conditions for occurring the hysteresis are obtained. Expressions for phase shift of the reflected wave are derived using the coupled sine-Gordon equations. Moreover, studied is the class of spatially discontinuous solutions of these equations, which correspond to continuous spatial distributions of magnetic field in the superconductor. Such solutions result in the appearance of additional branches in the dependence of phase shift of the reflected wave on the amplitude of the incident wave.