RU175879U1 - A terahertz generator of electromagnetic radiation based on a thin superconducting film and a photonic crystal substrate - Google Patents

A terahertz generator of electromagnetic radiation based on a thin superconducting film and a photonic crystal substrate Download PDF

Info

Publication number
RU175879U1
RU175879U1 RU2017130432U RU2017130432U RU175879U1 RU 175879 U1 RU175879 U1 RU 175879U1 RU 2017130432 U RU2017130432 U RU 2017130432U RU 2017130432 U RU2017130432 U RU 2017130432U RU 175879 U1 RU175879 U1 RU 175879U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
film
electromagnetic radiation
photonic crystal
dielectric
wave
Prior art date
Application number
RU2017130432U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Сергеевич Абрамов
Игорь Олегович Золотовский
Дмитрий Игоревич Семенцов
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет"
Priority to RU2017130432U priority Critical patent/RU175879U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU175879U1 publication Critical patent/RU175879U1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

Устройство относится к области оптоэлектроники.The device relates to the field of optoelectronics.

Устройство включает в себя терагерцовый источник электромагнитного излучения, поляризатор, устройство ввода, основным элементом полезной модели является плазмонный волновод, состоящий из тонкой сверхпроводящей пленки, окруженной диэлектрическими обкладками. Верхняя среда имеет положительную диэлектрическую проницаемость. Диэлектрическая подложка представляет собой фотонный кристалл, состоящий из двух параллельных друг другу слоев с различными положительными значениями диэлектрической проницаемости. К противоположным концам пленки высокотемпературного сверхпроводника подсоединены электроды от внешнего источника питания, которые при работе источника питания обеспечивают протекание носителей заряда через пленку.The device includes a terahertz source of electromagnetic radiation, a polarizer, an input device, the main element of the utility model is a plasmon waveguide consisting of a thin superconducting film surrounded by dielectric plates. The upper medium has a positive dielectric constant. The dielectric substrate is a photonic crystal consisting of two layers parallel to each other with different positive permittivity values. To the opposite ends of the film of a high-temperature superconductor, electrodes are connected from an external power source, which, when the power source is in operation, allows charge carriers to flow through the film.

Технический результат заключается в возможности усиления и генерации в широком диапазоне частот. 2 ил.

Figure 00000023
The technical result consists in the possibility of amplification and generation in a wide range of frequencies. 2 ill.
Figure 00000023

Description

В настоящее время значительный интерес при решении многих прикладных задач современной оптоэлектроники представляют направляющие волноводные структуры, в которых можно создать условия для снижения фазовых и групповых скоростей распространяющихся в них электромагнитных волн (ЭМВ) более чем на два порядка по отношению к скорости света в вакууме. Существенное замедление ЭМВ в таких структурах открывает возможность дальнейшего создания усилителей и генераторов терагерцового диапазона, работающих по принципу усиления ЭМВ при ее взаимодействии с потоком заряженных частиц. На практике подобное взаимодействие положено в основу работы целого ряда СВЧ-приборов и устройств: клистронов, линейных ускорителей заряженных частиц, ламп бегущей и обратной волны [М.И. Рабинович, Д.И. Трубецков. Введение в теорию колебаний и волн. НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2000, 560 с.].Currently, considerable interest in solving many applied problems of modern optoelectronics is represented by guiding waveguide structures in which it is possible to create conditions for reducing the phase and group velocities of electromagnetic waves (EMWs) propagating in them by more than two orders of magnitude relative to the speed of light in vacuum. A significant slowdown of EMW in such structures opens up the possibility of further development of amplifiers and generators of the terahertz range, working on the principle of amplification of EMW during its interaction with the flow of charged particles. In practice, such interaction is the basis for the operation of a number of microwave devices and devices: klystrons, linear accelerators of charged particles, traveling and backward-wave tubes [M.I. Rabinovich, D.I. Trubetskov. Introduction to the theory of oscillations and waves. SIC “Regular and chaotic dynamics”, 2000, 560 p.].

Замедление ЭМВ также может быть реализовано и в волноводных устройствах оптического и терагерцового диапазонов частот, где в качестве волноводного слоя могут выступать тонкие проводящие пленки. Однако, наличие сильного поглощения в проводящей среде не позволяет их использовать в качестве основного компонента направляющих волноведущих систем. К тому же, обеспечение необходимого усиления волны при ее прохождении через пленку требует пропускания больших критических токов, что при использовании нормальных металлов приводит к большому выделению тепла в образце и, как следствие, его возможной плавке.EMW deceleration can also be implemented in waveguide devices of the optical and terahertz frequency ranges, where thin conductive films can act as a waveguide layer. However, the presence of strong absorption in a conducting medium does not allow them to be used as the main component of guiding waveguide systems. In addition, providing the necessary amplification of the wave when it passes through the film requires the transmission of large critical currents, which, when using normal metals, leads to a large heat release in the sample and, as a consequence, its possible melting.

Механизм усиления и генерации когерентных поверхностных ЭМВ оптического диапазона впервые был рассмотрен в квантово-плазменной структуре - спазере. Устройство состоит из проводящих (металлических или полупроводниковых) нановключений, помещенных в диэлектрическую оболочку [D. Bergman, I. Stockman. Surface plasmon amplification by stimulated emission of radiation: quantum generation of coherent surface plasmons in nanosystems. Phys Rev. Lett. 2003. V. 90. N.2. P. 027402]. На границе раздела диэлектрика с проводящей средой могут возникать поверхностные волны на частоте, зависящей как от геометрических размеров оболочки и нановключения, так и от их материальных параметров. Усиление в подобной структуре реализуется за счет окружения оболочки несколькими слоями хромофора и осуществляется при наличии накачки, обеспечивающей подвод энергии к усиливающей среде.The mechanism of amplification and generation of coherent surface electromagnetic waves of the optical range was first considered in a quantum-plasma structure - a spaser. The device consists of conductive (metal or semiconductor) nanoinclusions placed in a dielectric sheath [D. Bergman, I. Stockman. Surface plasmon amplification by stimulated emission of radiation: quantum generation of coherent surface plasmons in nanosystems. Phys Rev. Lett. 2003. V. 90. N.2. P. 027402]. At the interface between the dielectric and the conducting medium, surface waves can arise at a frequency that depends both on the geometric dimensions of the shell and nanoinclusions, and on their material parameters. Amplification in such a structure is realized due to the environment of the shell by several layers of the chromophore and is carried out in the presence of pumping, which provides energy supply to the amplifying medium.

Также известна схема усиления поверхностных плазмон-поляритонов, распространяющихся в планарных волноводах вдоль границы раздела металла и полупроводника. Усиление в таких активные волноводах - диодах Шоттки обеспечивается за счет использования внешней электрической накачки [D. Yu. Fedyanin, A. V. Arsenin. Surface plasmon polariton amplification in metal-semiconductor structures. Opt. Express. 2011. V. 19. Iss. 13. P. 12524]. Омические потери в металле могут быть компенсированы усилением в полупроводнике. Известна модель усилителя, представляющая собой планарную многослойную структуру, содержащую нанометровые металлические и графеновые пленки [P. Mulpur, R. Podila et. al. Amplification on surface plasmon coupled emission from graphene-argentum hybrid films. J. Phys. Chem. 2013. V. 117. P. 17205]. Активной средой структуры является графеновая пленка, в которой периодически расположены сферические нановключения красителя. Also known is the amplification scheme of surface plasmon polaritons propagating in planar waveguides along the interface between the metal and the semiconductor. Amplification in such active waveguides - Schottky diodes is provided through the use of external electric pump [D. Yu. Fedyanin, A. V. Arsenin. Surface plasmon polariton amplification in metal-semiconductor structures. Opt. Express 2011. V. 19. Iss. 13. P. 12524]. Ohmic losses in a metal can be compensated by gain in a semiconductor. The known model of the amplifier, which is a planar multilayer structure containing nanometer metal and graphene films [P. Mulpur, R. Podila et. al. Amplification on surface plasmon coupled emission from graphene-argentum hybrid films. J. Phys. Chem. 2013. V. 117. P. 17205]. The active medium of the structure is a graphene film in which spherical nanoinclusions of the dye are periodically located.

Известен оптический усилитель поверхностных плазмон-поляритонных волн с высоким коэффициентом усиления в видимой и инфракрасной области спектра [US Patent. I. De Leon, P. Berini. Amplification of long range surface plasmons with reduced noise. US 13/432630]. Усилитель состоит из тонкого слоя материала, имеющего комплексную диэлектрическую проницаемость с отрицательной действительной частью на частоте распространяющегося поверхностного плазмон-поляритонна. Этот материал находится в контакте с оптической усиливающей средой. Known optical amplifier of surface plasmon-polariton waves with a high gain in the visible and infrared spectral range [US Patent. I. De Leon, P. Berini. Amplification of long range surface plasmons with reduced noise. US 13/432630]. The amplifier consists of a thin layer of material having a complex permittivity with a negative real part at the frequency of the propagating surface plasmon-polariton. This material is in contact with an optical amplifying medium.

Недостатки указанных моделей The disadvantages of these models

- они предназначены для усиления и генерации ЭМВ только в оптическом диапазоне;- they are intended for amplification and generation of electromagnetic waves only in the optical range;

- не обеспечивают требуемого усиления ЭМВ при распространении ППП в проводящей среде, что не позволяет полностью скомпенсировать омические потери;- do not provide the required EMF amplification during propagation of the SPP in a conducting medium, which does not allow fully compensating ohmic losses;

- сложность технологической реализации моделей ввиду их сложных конструктивных схем и строгими требованиями к числу и толщинам слоев. - the complexity of the technological implementation of models due to their complex design schemes and stringent requirements for the number and thickness of layers.

Указанные недостатки возможно устранить, если вместо металлических и полупроводниковых пленок использовать пленки современных высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП). В данных материалах при низких температурах поглощение практически отсутствует, а величины пропускаемого через них критического тока в десятки раз превышают значения критических токов для нормальных металлов. В связи с этим, ВТСП являются наиболее технологичными и перспективными материалами для создания на их основе оптических и терагерцовых устройств передачи излучения, в том числе компактных усилителей и генераторов терагерцового диапазона. These drawbacks can be eliminated if instead of metal and semiconductor films, films of modern high-temperature superconductors (HTSC) are used. Absorption is practically absent in these materials at low temperatures, and the critical current transmitted through them is tens of times higher than the critical currents for normal metals. In this regard, HTSCs are the most technologically advanced and promising materials for creating on their basis optical and terahertz radiation transmission devices, including compact amplifiers and terahertz generators.

Для устранения указанных недостатков предлагается данная полезная модель.To eliminate these shortcomings, this utility model is proposed.

Цель: обеспечить усиление и генерацию поверхностной ЭМВ в широком диапазоне частот терагерцовой области спектра.Purpose: to provide amplification and generation of surface EMW in a wide frequency range of the terahertz region of the spectrum.

Технический результат: создание компактного плазмонного волновода на основе активной среды, в которой реализуются режимы усиления и генерации поверхностных ЭМВ при их взаимодействии с потоком дрейфовых электронов в пленке ВТСП. EFFECT: creation of a compact plasmon waveguide based on an active medium in which amplification and generation of surface electromagnetic waves are realized during their interaction with the flow of drift electrons in a HTSC film.

Предлагаемая полезная модель включает следующие конструктивные элементы: 1 - источник излучения, 2 - поляризатор, 3- устройство ввода излучения в структуру, 4 - тонкая пленка ВТСП типа YBCO, 5 - покровная диэлектрическая среда, 6 - фотонно-кристаллическая диэлектрическая среда с периодическим изменением показателя преломления, 7 - криогенная система охлаждения, 8 - внешний источник питания, 9 - блок управления. The proposed utility model includes the following structural elements: 1 - radiation source, 2 - polarizer, 3 - radiation input device into the structure, 4 - thin film HTSC type YBCO, 5 - coating dielectric medium, 6 - photonic crystal dielectric medium with a periodic change in the indicator refraction, 7 - cryogenic cooling system, 8 - external power source, 9 - control unit.

Предлагаемая полезная модель состоит из источника излучения 1, работающего в диапазоне частот

Figure 00000001
(
Figure 00000002
), поляризатора 2, после прохождения которого излучение становится ТМ-поляризованным, устройства ввода 3. Основным элементом полезной модели является плазмонный волновод, состоящий из тонкой сверхпроводящей пленки 4, окруженной диэлектрическими обкладками. В качестве материала пленки выбран высокотемпературный сверхпроводник YBa2Cu3O7-x (оксид иттрия-бария-меди), диэлектрическая проницаемость которого отрицательна на рабочих частотах терагерцового диапазона, а значение критической температуры
Figure 00000003
. Пленка ВТСП находится между покровным диэлектрическим материалом 5 с положительной ДП и фотонно-кристаллической подложкой 6, для которой характерно периодическое изменением показателя преломления за счет чередования двух материалов с различными положительными значениями ДП. Плазмонный волновод помещен в криогенную систему охлаждения 7, которая поддерживает заданный низкотемпературный режим в пределах
Figure 00000004
. К противоположным концам пленки ВТСП подсоединены электроды от внешнего источника питания 8, которые при работе источника питания обеспечивают протекание носителей заряда через пленку. Блок управления 9 рассматриваемой системы соединен с элементами 1, 2, 3 и 7, 8.The proposed utility model consists of a radiation source 1 operating in the frequency range
Figure 00000001
 (
Figure 00000002
 ), polarizer 2, after passing through which the radiation becomes TM-polarized, input device 3. The main element of the utility model is a plasmon waveguide, consisting of a thin superconducting film 4, surrounded by dielectric plates. As the film material, a high-temperature superconductor YBa 2 Cu 3 O 7-x (yttrium-barium-copper oxide) was chosen, whose dielectric constant is negative at the operating frequencies of the terahertz range, and the critical temperature
Figure 00000003
 . The HTSC film is located between the coating dielectric material 5 with a positive DP and the photonic crystal substrate 6, which is characterized by a periodic change in the refractive index due to the alternation of two materials with different positive values of the DP. The plasmon waveguide is placed in a cryogenic cooling system 7, which supports a given low-temperature mode within
Figure 00000004
 . To the opposite ends of the HTSC film, electrodes are connected from an external power source 8, which, when the power source is in operation, allows charge carriers to flow through the film. The control unit 9 of the system in question is connected to elements 1, 2, 3, and 7, 8.

Рассмотрим принцип действия предлагаемой полезной модели, схематическое изображение которой приведено на фиг. 1. Излучение от источника 1 терагерцовой частоты попадает на поляризатор 2 и после его прохождения приобретает ТМ-поляризацию. Полностью поляризованное излучение через устройство ввода 3 подается в волноводную структуру, где преобразуется в поверхностную волну плазмон-поляритонного типа, которая распространяется вдоль границ раздела пленки ВТСП 4 и диэлектриков 5 и 6. Для существенного замедления поверхностной волны ее константа распространения должна либо соответствовать максимуму частоты вводимого в структуру излучения, либо быть близкой к критической частоте:Consider the principle of operation of the proposed utility model, a schematic representation of which is shown in FIG. 1. Radiation from a terahertz frequency source 1 is incident on a polarizer 2 and, after passing through it, acquires TM polarization. The completely polarized radiation through input device 3 is fed into the waveguide structure, where it is converted into a plasmon-polariton type surface wave that propagates along the interfaces of the HTSC 4 film and dielectrics 5 and 6. To substantially slow down the surface wave, its propagation constant must either correspond to the maximum frequency of the input into the radiation structure, or be close to the critical frequency:

Figure 00000005
,
Figure 00000005
 ,

где

Figure 00000006
- плазменная частота ВТСП,
Figure 00000007
 - решеточная часть диэлектрическая проницаемость сверхпроводника,
Figure 00000008
 и
Figure 00000009
 - диэлектрические проницаемости покровного слоя и подложки. В этом случае существенное замедление поверхностной волны выражается в снижении ее фазовой и групповой скоростей и более чем на два порядка по отношению к скорости света в вакууме. Данное обстоятельство открывает возможность взаимодействия поверхностной ЭМВ с волной носителей заряда, в результате которого происходит ее дальнейшее усиление. Электроды от внешнего источника питания 8 подключены к противоположным концам пленки ВТСП и создают между ее концами разность потенциалов, которая обеспечивает движение носителей заряда в объеме пленки. При этом пленка ВТСП становится активной средой для распространяющихся в ней поверхностных волн. При распространении поверхностной волны в положительном направлении (продольной координаты) поле замедленной поверхностной волны в активной области в процессе взаимодействия с волной дрейфового тока возрастает пропорционально фактору
Figure 00000010
, где g - коэффициент усиления, зависящий от величины прикладываемого напряжения, фазовой и групповой скоростей волны и скорости носителей, x - продольная координата волновода (
Figure 00000011
). Нижняя периодическая диэлектрическая среда 6, состоящая из двух чередующихся материалов с различными положительными значениями диэлектрической проницаемости обеспечивает обратную связь и перекачку энергии между прямой поверхностной волной и образованной за счет многократных брегговских переотражений на каждой границе раздела между диэлектриками обратной поверхностной волны. Указанная связь между плазмон-поляритонной волной и волной дрейфового тока распределена и осуществляется по всей длине волновода. Причем, пленка ВТСП является усиливающей средой только для прямой волны, в то время как переотраженная обратная волна не усиливается, т.е. ее взаимодействием с волной дрейфового тока пренебрегаем. Период структуры подбирается таким образом, чтобы при прохождении ЭМВ через активную область резонатора осуществлялось достаточное количество переотражений плазмон-поляритонной волны в токовую волну, что, в свою очередь, позволяет обеспечить переход режима усиления в режим генерации.Where
Figure 00000006
 - plasma frequency of HTSC,
Figure 00000007
 - the lattice part is the dielectric constant of the superconductor,
Figure 00000008
 and
Figure 00000009
 - dielectric constant of the coating layer and the substrate. In this case, a significant deceleration of the surface wave is expressed in a decrease in its phase and group velocities and by more than two orders of magnitude with respect to the speed of light in vacuum. This circumstance opens up the possibility of the interaction of a surface electromagnetic wave with a wave of charge carriers, as a result of which its further amplification occurs. The electrodes from an external power source 8 are connected to opposite ends of the HTSC film and create a potential difference between its ends, which ensures the movement of charge carriers in the film volume. In this case, the HTSC film becomes an active medium for surface waves propagating in it. When a surface wave propagates in a positive direction (longitudinal coordinate), the field of a slowed-down surface wave in the active region in the process of interaction with the drift current wave increases in proportion to the factor
Figure 00000010
 , where g is the gain, depending on the magnitude of the applied voltage, phase and group wave velocities and carrier velocities, x is the longitudinal coordinate of the waveguide (
Figure 00000011
 ) The lower periodic dielectric medium 6, consisting of two alternating materials with different positive values of the dielectric constant, provides feedback and energy transfer between the direct surface wave and formed due to multiple Bragg re-reflections at each interface between the dielectrics of the reverse surface wave. The indicated relationship between the plasmon-polariton wave and the drift current wave is distributed and is carried out along the entire length of the waveguide. Moreover, the HTSC film is an amplifying medium only for a direct wave, while a rereflected backward wave is not amplified, i.e. its interaction with the drift current wave is neglected. The period of the structure is selected in such a way that, when the EMW passes through the active region of the resonator, a sufficient number of re-reflections of the plasmon-polariton wave into the current wave occurs, which, in turn, allows the gain mode to go into the generation mode.

Далее представим численные характеристики рассматриваемой полезной модели. В качестве экспериментальных образцов рассматривались два плазмонных волновода с одинаковыми толщинами пленки ВТСП

Figure 00000012
, но с разными длинами
Figure 00000013
. Подвижность носителей заряда в материале
Figure 00000014
. Напряжение от источника питания варьируется в интервале
Figure 00000015
. В этом случае скорость носителей в пленке
Figure 00000016
 для выбранных длин волноводов будет изменяться в диапазоне
Figure 00000017
, что сопоставимо со скоростью замедленной плазмон-поляритонной волны. Рабочая частота, соответствующая максимальному замедлению поверхностной волны, составила
Figure 00000018
. Поддерживаемая системой охлаждения температура не превышает . Диэлектрическая проницаемость ВТСП при выбранных значениях частоты и температура принимает отрицательные значения
Figure 00000020
. Верхней покровной средой является немагнитный диэлектрик с
Figure 00000021
. Нижняя среда представляет собой фотонный кристалл, образованный чередованием двух параллельных друг другу слоев с различными положительными, но мало отличающимися значениями диэлектрической проницаемости:
Figure 00000022
.Next, we present the numerical characteristics of the utility model under consideration. Two plasmon waveguides with identical HTSC film thicknesses were considered as experimental samples
Figure 00000012
 but with different lengths
Figure 00000013
 . The mobility of charge carriers in the material
Figure 00000014
 . The voltage from the power source varies in the range
Figure 00000015
 . In this case, the carrier velocity in the film
Figure 00000016
 for the selected waveguide lengths will vary in the range
Figure 00000017
 , which is comparable with the speed of a slowed-down plasmon-polariton wave. The operating frequency corresponding to the maximum deceleration of the surface wave was
Figure 00000018
 . The temperature supported by the cooling system does not exceed . The dielectric constant of the HTSC at the selected frequency values and the temperature takes negative values
Figure 00000020
 . The top covering medium is a non-magnetic dielectric with
Figure 00000021
 . The lower medium is a photonic crystal formed by the alternation of two layers parallel to each other with different positive, but slightly different values of dielectric constant:
Figure 00000022
 .

При подаче излучения на вход волновода и последующем взаимодействии в активной области резонатора бегущей токовой волны и плазмон-поляритонной волны и последующего ее переизлучения в обратную волну будем иметь две поверхностных волны: отраженную - на входе и прошедшую - на выходе из волновода. Причем амплитуды этих волн могут превышать амплитуду входящей волны, т. е. рассматриваемая структура может работать как усилитель по входящему и отраженному сигналам. На фиг. 2 представлены частотные зависимости коэффициентов усиления для прошедшей (а) и отраженной (б) плазмон-поляритонной волны при толщине пленки 0.1 мкм и длинах 1 (кривые 10,12) и 10 мкм (кривые 11,13). Анализ зависимостей показывает, что при выбранных расчетных параметрах коэффициенты R и T стремятся к бесконечности на частоте 25 ТГц, т.е. в системе реализуется генерация за счет распределенной обратной связи. Изменение длины активного элемента существенно влияет на сдвиг генерируемых частот и пиковые значения коэффициента усиления.When radiation is supplied to the input of the waveguide and subsequent interaction in the active region of the resonator of the traveling current wave and the plasmon-polariton wave and its subsequent re-emission into the backward wave, we will have two surface waves: reflected - at the input and transmitted - at the output of the waveguide. Moreover, the amplitudes of these waves can exceed the amplitude of the incoming wave, i.e., the structure under consideration can work as an amplifier for incoming and reflected signals. In FIG. Figure 2 shows the frequency dependences of the gain for the transmitted (a) and reflected (b) plasmon-polariton waves at a film thickness of 0.1 μm and lengths of 1 (curves 10.12) and 10 μm (curves 11.13). The analysis of the dependences shows that for the selected calculation parameters, the coefficients R and T tend to infinity at a frequency of 25 THz, i.e. The system implements generation due to distributed feedback. Changing the length of the active element significantly affects the shift of the generated frequencies and peak values of the gain.

Таким образом, пленку ВТСП на периодической подложке можно рассматривать как безотражательный микрорезонатор, который может усиливать как прошедшее через волновод, так и отраженное от него излучение, имея в рабочей области ряд частот, для которых реализуется режим генерации поверхностных ЭМВ.Thus, an HTSC film on a periodic substrate can be considered as a reflectionless microcavity, which can amplify both the radiation transmitted through the waveguide and the radiation reflected from it, having a number of frequencies in the working region for which the regime of generation of surface electromagnetic waves is realized.

Claims (1)

Терагерцовый генератор электромагнитного излучения на основе тонкой сверхпроводящей пленки, включающий в себя источник электромагнитного излучения, поляризатор, устройство ввода, пленку высокотемпературного сверхпроводника, покровную диэлектрическую среду, диэлектрическую подложку, криогенную систему охлаждения, внешний источник питания и блок управления, отличающийся тем, что диэлектрическая подложка представляет собой фотонный кристалл, состоящий из двух чередующихся материалов с различными положительными значениями диэлектрической проницаемости.A terahertz generator of electromagnetic radiation based on a thin superconducting film, which includes an electromagnetic radiation source, a polarizer, an input device, a high-temperature superconductor film, a dielectric coating medium, a dielectric substrate, a cryogenic cooling system, an external power source and a control unit, characterized in that the dielectric substrate is a photonic crystal consisting of two alternating materials with different positive dielectric values permeability.
RU2017130432U 2017-08-28 2017-08-28 A terahertz generator of electromagnetic radiation based on a thin superconducting film and a photonic crystal substrate RU175879U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017130432U RU175879U1 (en) 2017-08-28 2017-08-28 A terahertz generator of electromagnetic radiation based on a thin superconducting film and a photonic crystal substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017130432U RU175879U1 (en) 2017-08-28 2017-08-28 A terahertz generator of electromagnetic radiation based on a thin superconducting film and a photonic crystal substrate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU175879U1 true RU175879U1 (en) 2017-12-21

Family

ID=63853462

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017130432U RU175879U1 (en) 2017-08-28 2017-08-28 A terahertz generator of electromagnetic radiation based on a thin superconducting film and a photonic crystal substrate

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU175879U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU189437U1 (en) * 2018-12-14 2019-05-22 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" Device for controlling the phase and group velocity of an infrared surface electromagnetic wave based on a thin semiconductor film with graphene plates

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007149853A3 (en) * 2006-06-23 2008-04-10 Massachusetts Inst Technology Efficient terahertz sources by optical rectification in photonic crystals and metamaterials exploiting tailored transverse dispersion relations
RU2499339C1 (en) * 2012-06-05 2013-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук Multibarrier heterostructure for generation of powerful electromagnet radiation of sub- and terahertz ranges
RU2523746C1 (en) * 2012-12-04 2014-07-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук (ИАиЭ СО РАН) Multielement terahertz radiation generator
RU2536327C2 (en) * 2013-03-12 2014-12-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) Generator of subteraherz and teraherz emission based on optic transistor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007149853A3 (en) * 2006-06-23 2008-04-10 Massachusetts Inst Technology Efficient terahertz sources by optical rectification in photonic crystals and metamaterials exploiting tailored transverse dispersion relations
RU2499339C1 (en) * 2012-06-05 2013-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук Multibarrier heterostructure for generation of powerful electromagnet radiation of sub- and terahertz ranges
RU2523746C1 (en) * 2012-12-04 2014-07-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук (ИАиЭ СО РАН) Multielement terahertz radiation generator
RU2536327C2 (en) * 2013-03-12 2014-12-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) Generator of subteraherz and teraherz emission based on optic transistor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU189437U1 (en) * 2018-12-14 2019-05-22 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" Device for controlling the phase and group velocity of an infrared surface electromagnetic wave based on a thin semiconductor film with graphene plates

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yamashita et al. Low-filling-factor superconducting single photon detector with high system detection efficiency
Singh et al. Optical tuning and ultrafast dynamics of high-temperature superconducting terahertz metamaterials
Sekimoto et al. Continuous 30 μW terahertz source by a high-Tc superconductor mesa structure
Ordonez-Miranda et al. Photonic thermal diode based on superconductors
Zhou et al. Graphene-based terahertz optoelectronics
US4482778A (en) Solar energy converter using surface plasma waves
Raymond Ooi et al. Temperature dependent resonances in superconductor photonic crystal
CN104793427B (en) graphene photonic crystal terahertz amplifier
Villegas et al. Optical transistor for amplification of radiation in a broadband terahertz domain
RU175879U1 (en) A terahertz generator of electromagnetic radiation based on a thin superconducting film and a photonic crystal substrate
Sydoruk et al. Distributed gain in plasmonic reflectors and its use for terahertz generation
Ghaderian et al. Rainbow trapping and releasing in graded grating graphene plasmonic waveguides
Vitiello et al. High efficiency coupling of Terahertz micro-ring quantum cascade lasers to the low-loss optical modes of hollow metallic waveguides
Li et al. Tunable mid-infrared perfect absorber based on the critical coupling of graphene and black phosphorus nanoribbons
Ni et al. Low-temperature optical bistability and multistability in superconducting photonic multilayers with graphene
Ji et al. Theoretical investigation of an enhanced Goos–Hänchen shift sensor based on a BlueP/TMDC/graphene hybrid
RU185571U1 (en) Device for slowing down surface electromagnetic waves of the terahertz range based on a thin superconducting film
Zarepour et al. Multilayer graphene on hBN substrate waveguide modulator
Lu et al. Ultrafast tunable near-field radiative thermal modulator made of Ge3Sb2Te6
RU189437U1 (en) Device for controlling the phase and group velocity of an infrared surface electromagnetic wave based on a thin semiconductor film with graphene plates
Ghamsari et al. Plasmonic optical waveguides in superconductive traveling-wave photodetectors
Zhu et al. Surface plasmon polariton waveguide by bottom and top of graphene
Currie Applications of graphene to photonics
Sarah Plasmon Dispersion at a Superconductor-Dielectric Interface
Howerton et al. A thin-film waveguide photodetector using hydrogenated amorphous silicon