高温超导太赫兹超材料的光学调谐与超快动力学
介观与纳米尺度物理
2011-11-17 v1
摘要
通过将半导体或复杂氧化物集成到金属谐振器中，利用外部刺激改变环境，已实现了可调谐超材料。金属提供高电导率以实现超材料中的强谐振响应，但对可调谐性的贡献甚微。高温超导薄膜中的复电导率对外部扰动高度敏感，这为直接从谐振元件实现可调谐超材料提供了新机遇。本文展示了由近红外飞秒激光脉冲激发的YBa₂Cu₃O₇₋δ（YBCO）开口谐振环阵列在太赫兹频率范围内的超快动态谐振调谐。光激发打破超导库珀对，产生准粒子态。这极大地改变了复电导率的虚部，从而在超快时间尺度上改变了超材料谐振。我们观察到谐振切换伴随着作为光激发通量函数的宽范围频率调谐，该调谐也强烈依赖于超导薄膜的纳米级厚度。所有实验结果均通过考虑YBCO薄膜复电导率贡献的SRR电阻和动电感的解析模型计算得到了良好重现。理论计算揭示，随光激发通量增加而增大的SRR电阻是谐振强度降低的原因，而电阻和动电感共同贡献于谐振频率的调谐。
引用
@article{arxiv.1111.3917,
title = {Optical tuning and ultrafast dynamics of high-temperature superconducting terahertz metamaterials},
author = {Ranjan Singh and Jie Xiong and Abul K. Azad and Hao Yang and Stuart A. Trugman and Q. X. Jia and Antoinette J. Taylor and Hou-Tong Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1111.3917},
year = {2011}
}
备注
24 pages, 6 figures, submitted to Nano-Photonics