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超导

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高TC超导器插头'太赫兹差距'

23 Nov 2007
相干辐射

电磁辐射在 太赫兹 范围具有许多潜在的应用,从检测爆炸物到诊断癌症。但夹在微波和红外线之间,太赫兹辐射不易产生—它的频率太高而不能由半导体器件产生,但不能通过固态激光器产生太低。然而,来自美国,土耳其和日本的研究人员表明了这一点“terahertz gap”可以通过利用在高温超导体中存在的内置的Josephson结来填充。

组合包括由薄绝缘体分开的两个超导体的Josephson结是众所周知的用于显示奇数量子效应。特别地,在结交界处施加固定电压设置振荡超电流,导致结的结在匹配超导体的频率下发射光子’S能隙。换句话说,Josephson结可以产生电磁辐射。

遗憾的是,基于常规超导体如铌,实验室的Josephson结的能隙太小而无法产生太赫兹辐射。更糟糕的是,单个连接不产生大量的力量。研究人员已经尝试索引开关阵列以提高电力,但难以使连接器同步以制造相干辐射光束,其中所有波长都是相位的。

分层结构

Ulrich Welp. 在Argonne National实验室和同事现在声称,这两个问题都可以用高温超导体解决。与传统的超导体不同,由于它们在整个独特的层状结构中自然地包含它们,因此不需要制成高温超导体。它们还具有相对较大的能量差距,以便在太赫兹范围内产生辐射。

然而,至关重要的是,韦尔普’S集团发现了一种同步这些阶段的简单方法“intrinsic”高温超导体中的约瑟夫森连接才能发出毫瓦的电力(科学 318 1291). “那” said Welp.

在该功率范围内的太赫兹辐射可以设想各种感应和成像应用

研究人员使用了高温超导体BI2SR. 2Cacu.2O8,也称为BSCCO,其具有在超导CuO的帧层之间形成的内在约瑟夫斯顿结合2 和绝缘生物和sro。在BSCCO样品上施加电压使得所有这些内在连接都以特定频率发出电磁辐射—但不一定是同期。

与激光器类似,使得发射相位的特征是改变电压,直到发射的频率与腔的谐振频率匹配。在这种频率下,电场在所有情况下都会取消自身除了同相模式,使得连接点是“encouraged”被同步。起初只有几个接合量发射相位,但随着辐射的更多闩锁强化,导致更多的结来共振,直到最后整个堆叠是同阶段的。

WELP和同事制作了BSCCO的样本,高度约为300-µm。这些尺寸给出了一堆约200,000个内在的Josephson结,产生0.5µ频率的辐射高达0.85至6月。韦尔普告诉 physicsworld.com. 即通过优化他希望的技术可以增加到1兆瓦。例如,可以使用这种电源,例如,在机场寻找光谱“fingerprints”爆炸物,虽然他承认了商业设备使用他的团体’S发射器是某种方式关闭。“通常,可用功率越高,信噪比越好,并且可以执行更快,更可靠的主动成像和筛选人员,” Welp said.

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