Нелинейный отклик жестких сверхпроводников на асимметричное электромагнитное возбуждение тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.22 ВАК РФ

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР им. Б.И. Веркина

На правах рукописи УДК 537.312.62

Любимова Ирина Олеговна

НЕЛИНЕЙНЫЙ ОТКЛИК ЖЕСТКИХ СВЕРХПРОВОДНИКОВ НА АСИММЕТРИЧНОЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ

01.04.22 - сверхпроводимость

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

£

Харьков - 1997 г.

Диссертация является рукописью.

Работа выполнена в Харьковском государственном университете.

Научный руководитель доктор физико-математических наук,

старший научный сотрудник В.А. Ямпольский

(вед. научн. сотр., ИРЭ HAH Украины)

Официальные оппоненты: Доктор физ.-мат наук, профессор

Оболенский Михаил Александрович

(зав. кафедрой, ХГУ)

Доктор физ.-мат. наук,

старший научный сотрудник

Рожавский Александр Семенович

(вед. научн. сотр., ФТИНТ НАН Украины).

Ведущая организация Институт Физики HAH Украины , Киев

Защита состоится "25 " ^¿/^ДдХ- 1997 г. в часов на заседании Сш циализированного совета К02.35.03 при Физико-техническом институте низки температур им. Б.И. Веркина HAH Украины (310164, г. Харьков, пр. Ленина, 47).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФТИНТ HAH Украинь г. Харьков, пр. Ленина, 47.

Автореферат разослан 1997 г.

Ученый секретарь

Специализированного ученого совета

доктор физико-математических наук Сыркин Е.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Настоящая диссертация посвящена исследованию нелинейных электродинами-ских свойств жестких сверхпроводников в критическом состоянии. В рамках моли критического состояния изучен отклик сверхпроводящей пластины на различ-ге реализации асимметричного электромагнитного возбуждения.

Актуальность темы диссертации. Явление сверхпроводимости вызывает боль-эй интерес у исследователей не только с точки зрения своей прикладной значимо-и, но и как особая область изучения фундаментальных свойств твердых тел. При цанных значениях внешних параметров максимальное значение критического ерхтока достигаегся, как известно, в жестких сверхпроводниках, благодаря чему следование их электромагнитных свойств представляется наиболее актуальным, обенно если учесть тот факт, что большинство высокотемпературных сверхпродников (ВТСП) являются жесткими.

Одной из наиболее простых, но в то же время хорошо описывающих электро-намические свойства жестких сверхпроводников, является модель критического стояния [1]. В рамках этой модели распределение магнитной индукции В нахо-тся из уравнения

го«Л = ^л|. О)

с Е

есь Ё и ]с представляют собой электрическое поле и критическую плотность ка, усредненные по физически малому объему, включающему большое число хревых нитей.

Уравнения модели критического состояния содержат уникальный вид нели-йности, который приводит к ряду ярких и интересных физических эффектов. К жалению, сравнительно мало авторов, занимающихся изучением жестких сверх-«водников, посвящают свои работы исследованию следствий простой и удобной •дели критического состояния. Тем не менее, в последнее время появилось не-олько интересных исследований, проведенных в рамках этой модели (см., на-имер, [2,3]). Однако все эти работы рассматривают только случай двустороннего збуждения сверхпроводящего образца. С экспериментальной же и прикладной чки зрения представляет интерес не только двустороннее, но и асимметричное збуждение сверхпроводников. Ясно, что большое влияние на отклик сверхпрово-щих образцов на одностороннее электромагнитное возбуждение оказывает под-жка. Кроме того, в случае асимметричного возбуждения сверхпроводника воз->жно появление принципиально новых эффектов, характерных только для данной туации. Исследованию этих новых эффектов и посвящена настоящая диссерта-я.

Связь работы с научными программами исследований, проводимых в Хар1 ковском государственном университете и в Институте радиофизики и электроник ПАН Украины, обеспечивалась грантами:

-Украинский грант 'Теоретические исследования электромагнитных, спиш вых и нелинейных свойств твердых тел" ГКНТ Украины № 0194Ш12804 (1996 г.)

-Украинский грант 'Теоретические исследования нелинейных электродинам» чсских свойств текстурированных высокотемпературных сверхпроводников" рамках государственной программы "Высокотемпературная сверхпроводимосп ГКНТ Украины № 08.01.01 ./004 К-95 (шифр "Коллапс");

-Украинско-Российско-Мексиканский грант "Нелинейная электродинамик высокотемпературных сверхпроводников в критическом состоянии: физические Я1 ления и бесконтактные методы анализа" Мексиканского комитета по науке и технс логиям (СОЫАСуТ) № 3004 Е 9306.

Цель и задачи исследования: получение информации о нелинейном отклик образцов жесткого сверхпроводника на асимметричное электромагнитное возбу» дение. Для достижения этой цели были поставлены и решены ряд задач, опись вающих важнейшие реализации асимметричного возбуждения сверхпроводяще пластины, а именно:

1. Исследовался отклик сверхпроводника, лежащего на подложке, на возбу» дение его свободной поверхности электромагнитной волной. Для этого рассчить вались поверхностный импеданс и поглощательная способность сверхпроводяще пластины в функции амплитуды падающей волны.

2. Изучалось поведение временной зависимости электрического поля на свс бодной поверхности сверхпроводящей пластины, которая облучалась двумя эле* тромагнитными сигналами различной частоты и амплитуды.

3. Исследовался отклик пластины жесткого сверхпроводника на возбуждение противоположных ее сторон электромагнитными волнами с различающимися час тотами и амплитудами.

При решении поставленных задач анализировалось распределение поля внутр сверхпроводника, поведение поверхностного импеданса в функции амплитуды па дающей волны, а также в зависимости от диэлектрических свойств материала пол ложки.

Научная новизна полученных результатов диссертационной работы состоит том, что в диссертации впервые лично соискателем:

-показано, что размерный эффект при одностороннем возбуждении сверхпрс водящей пластины весьма чувствителен к диэлектрическим свойствам материал подложки.

-установлено, что при одностороннем возбуждении сверхпроводящей пласти ны двумя различными электромагнитными сигналами возникают скачки во срс

;нной зависимости электрического поля на облучаемой поверхности образца, зичем вид этих скачков, их положение и сам факт их существования сильно завит от диэлектрических свойств подложки.

-предсказан новый эффект стимулированной прозрачности сверхпроводящей истины, который заключается в следующем. Если пластина сверхпроводника обучается с двух сторон электромагнитными сигналами высокой и низкой частоты ответственно, то резкое возрастание низкочастотного поверхностного импеданса, идетельствующее о просвечивании пластины низкочастотной волной, может на-податься при малых значениях амплитуды низкочастотной волны, когда в отсут-вие встречной высокочастотной волны просвечивания нет. Иными словами, если образце есть область, в которой оба сигнала сосуществуют, то благодаря их неличному взаимодействию низкочастотная волна просвечивает сверхпроводящую гастину и возникает размерный эффект.

Практическое значение полученных результатов. Результаты диссертации мот быть использованы при создании бесконтактных методов измерения парамет-IB критического состояния сверхпроводников, а также в разработках и создании >вых высокочувствительных приемников некогерентного электромагнитного из-чения.

Личный вклад диссертанта в разработку научных результатов состоит в про-дении всех аналитических и численных расчетов, а также в участии в постановке шаемых проблем и обсуждении полученных результатов. Идеи и разработки по ем работам по теме диссертации в равной мере принадлежат соискателю и ос-льным соавторам работ.

Апробация результатов диссертации. Материалы диссертации докладывались i: юбилейной научной конференции, посвященной 50-летию кафедры теоретиче-ой физики ХГУ (Харьков 1994); юбилейной научной конференции, посвященной Ю-летаю Харьковского университета (Харьков 1995); международной конферен-[и по физике низких температур (Прага 1996); 3-й международной конференции >изические явления в твердых телах" (Харьков 1997); ежегодной конференции дериканского физического общества (March Meeting) (Канзас Сити 1997).

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 4-х статьях, исок которых приведен в конце автореферата.

Методология. Основные результаты диссертации получены с помощью теоре-ческого анализа нелинейной системы электродинамических уравнений, описы-ющих свойства жестких сверхпроводников в критическом состоянии.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Установлено, что благодаря нелинейности материального уравнения размеряй эффект в пластине жесткого сверхпроводника при одностороннем возбужде-¡и проявляется в виде особенностей поведения поверхностного импеданса в

функции амплитуды радиоволны. Эти особенности возникают в условиях, когда электромагнитная волна полностью просвечивает образец.

2. Показано, что размерный эффект в жестких сверхпроводниках чувствителен к диэлектрическим свойствам подложки. В случае, когда в роли подложки выступает оптически плотная среда (диэлектрик с большим с или металл), реальная часть поверхностного импеданса как функция амплитуды Н0 имеет максимум при На~4Нр / 3. График мнимой части импеданса в таких условиях имеет ступенчатую

особенность. В противоположном случае, когда подложка является оптически мягкой средой (в предельном случае - вакуум), наблюдается резкое возрастание реальной части поверхностного импеданса, начинающееся со значений //о 2: Нр с последующим выходом на асимптотику Я ~ 4 яг / с при 00.

3. Установлено, что нелинейное взаимодействие электромагнитных волн с отличающимися значениями амплитуд и частот, облучающих пластину жесткого сверхпроводника с одной стороны, приводит к необычному эффекту - возникновению скачков во временной зависимости электрического поля Е(V) на поверхности

образца. Поведение функции существенно зависит от значений амплитуд радиоволн. Если амплитуды велики настолько, что электромагнитное поле полностью просвечивает образец, то положение скачков поля , величина скачков и даже

сам факт их существования в значительной мере определяются диэлектрическими свойствами подложки.

4. Предсказано новое нелинейное явление стимулированной прозрачности пластины жесткого сверхпроводника, облучаемой радиоволнами разных частот и амплитуд с двух сторон. Показано, что благодаря нелинейному взаимодействию этих волн внутри сверхпроводника размерный эффект может наблюдаться даже в условиях, когда падающая на пластину низкочастотная волна с амплитудой Нх и частотой сох не достигает противоположной грани образца, если навстречу ей в пластину проникает другая волна (с амплитудой Н2 и частотой о)2 )• Таким образом, волна на частоте <У2 стимулирует просвечивание пластины низкочастотным сигналом а>1.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из списка условных обозначений, введения, 1рех разделов, выводов и списка цитируемой литературы. Она содержит 129 страниц машинописного текста, включая 18 рисунков и библиографию из 98 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана кратко информация об объекте исследований, обоснована ак-альность темы проведенных исследований, указаны цели и задачи исследований, (исана структура диссертации. Приведены основные положения, выносимые на щиту. Приведен список конференций, на которых докладывались результаты [ссертации.

В первом разделе изучен размерный эффект в жестких сверхпроводниках при .постороннем возбуждении. При двустороннем возбуждении это явление аналогию хорошо известному из физики нормальных металлов эффекту Фишера-Као [4]. I проявляется в особенностях поверхностного импеданса образца в функции раз-чных параметров задачи: реальная часть импеданса имеет характерный макси-ы в условиях, когда глубина проникновения волны сравнивается с толщиной об-зца. Специфика сверхпроводника состоит в том, что благодаря нелинейности еды максимум Фишера-Као может наблюдаться в функции амплитуды падающей лны. В диссертации показано, что в случае одностороннего возбуждения размер-1Й эффект приобретает ряд характерных для данной ситуации особенностей, связных, прежде всего, с влиянием диэлектрических свойств материала подложки.

В разделе сначала рассчитывается зависимость поверхностного импеданса Z астины жесткого сверхпроводника толщины d от амплитуды падающей волны в мках модели критического состояния. Наряду с импедансом в рассмотрение вве-иа величина А, которая характеризует поглощательную способность сверхпрово-щего образца и определяется как отношение разности энергий волны на облу-гмой поверхности образца и на его противоположной границе к полной энергии дающей волны. Следует подчеркнуть, что в случае одностороннего возбуждения ильная часть поверхностного импеданса и величина А характеризуют разные фи-1еские величины. Значение реальной части поверхностного импеданса связано с гргией волны, вошедшей в образец, тогда как величина А определяет часть этой :ргии, поглощенную внутри пластины (в А не учитывается энергия волны, вы-дшей из образца через противоположную границу).

Для нахождения поверхностного импеданса Z и поглощательной способности Л лается уравнение критического состояния (1) совместно с законом Фарадея с игачными условиями

В{ О,0 = Я0 cos(ö>0, B(d, 0 = sE(d> 0- (2)

гсь предполагается, что пластина занимает пространственную область 0<x<d.

В случае достаточно малых амплитуд Н0 < IIр - 4 Л"]сс1 / с электромагнитна?

волна не достигает подложки. В такой ситуации величина А с точностью до множителя с / 7Г совпадает с реальной частью поверхностного импеданса. В этой об ласти амплитуд

3 с2

А=(с/л)Ксг. (3)

Здесь ¡л - эффективная магнитная проницаемость керамического образца (если ж< образец представляет собой монокристалл или пленку, то Ц =1), И0=Н{>/Нр. Оче видно, что свойства подложки не влияют на величину импеданса.

Размерный эффект возникает при достижении амплитудой волны значения IIр когда электромагнитный сигнал полностью просвечивает пластину и затухает уже I среде подложки. Характер размерного эффекта оказывается весьма чувствитсль ным к значению параметра а — ¡лож тс{ / с, определяющего диэлектрически* свойства подложки.

В случае а» 1 (оптически плотная диэлектрическая или металлическая под ложка) практически вся электромагнитная энергия, прошедшая сквозь пластину отражается от интерфейса сверхпроводник-подложка. При этом по своим фазовык характеристикам отраженная волна полностью соответствует второй волне, облу чающей пластину со второй ее стороны в задаче о двустороннем возбуждении. По этому в такой ситуации размерный эффект проявляется в точности так же, как в за даче о двустороннем возбуждении: поверхностное сопротивление и поглощатель ная способность образца имеют максимум в функции амплитуды в области йо=4 /3 При а —» °°

= = (4)

Я( 1) Д1) и0 //,

Мнимая часть импеданса имеет ступенчатую особенность при том же значении И0.

Совершенно иначе размерный эффект проявляется в противоположном с луча а « 1 (оптически мягкая подложка). При Ио > 4/3 с увеличением амплитуды вол ны реальная часть импеданса продолжает расти. Более того, скорость этого рост значительно возрастает (в а'1 »1 раз), и при Л0»1 поверхностное сопротивле ние стремится к импедансу вакуума 4я* / с. Существенное изменение претерпевав также поведение поглощательной способности сверхпроводника:

А( 1)

= [б(/г02 -1)1/2 - багссхЦ/г"1) + а|. (5)

нкция AQlo) по-прежнему имеет максимум, величина которого оказывается по-[ка а'1 » 1.

Для сравнения в данном разделе диссертации проведен анализ размерного эф-ста в другой актуальной для жестких сверхпроводников модели - так называемой хели термоактивированного течения магнитного потока (TAFF). Оказалось, что и одели TAFF размерный эффект весьма чувствителен к диэлектрическим свойст-I подложки.

Второй раздел диссертации посвящен анализу нелинейного взаимодействия ра->волн с различающимися амплитудами и частотами, облучающих пластину же-ого сверхпроводника с одной из ее сторон. Известно [3], что в случае двусто-шего электромагнитного возбуждения сверхпроводящей пластины специфиче-я нелинейность уравнения критического состояния (1) приводит к весьма ие-лчному эффекту во взаимодействии волн - к скачкам во временной зависимости ктрического поля E(t} на поверхности образца. Природа этих скачков связана с

гактерными для критического состояния изломами в пространственном распре-¡ении магнитной индукции, которые, в свою очередь, обусловлены сингулярного правой части уравнения (1) в точках обращения электрического поля в нуль, ю, что в условиях одностороннего возбуждения пространственное распределе-; магнитной индукции отличается от случая двустороннего возбуждения. Следо-елыго, скачки электрического поля также должны оказаться иными.

Для анализа поведения поля на поверхности образца в диссертации изу-

[ отклик сверхпроводящей пластины на одностороннее возбуждение внешним >еменным магнитным полем вида

H(t) = Я, cos(cV) + Нг cos(<J>2/ + х) (6)

юшение частот С02 / сох для просюты предполагается целым.

В случае малых амплитуд взаимодействующих волн, когда поле //(/) в любой ленг времени не превышает по своей абсолютной величине амплитуду проник-temw Hp, электромагнитная волна не достигает интерфейса сверхпроводник-1ложка. В этом случае взаимодействие волн протекает по тому же сценарию, что случае двустороннего электромагнитного возбуждения. Гораздо более интерес-м оказывается случай больших амплитуд, когда в некоторые моменты поле //(/) :пышаст по модулю величину Нр. Тогда эволюция пространственного распреде-[ия электромагнитного поля с течением времени оказывается принципиально но-t по сравнению со случаем двустороннего возбуждения. Это приводит к качест-

50 у/Г

-50 -1-

-15

венным изменениям в условиях появл ния скачков электрического поля £(/

Более того, скачки оказквакт

весьма чувствительными к диэлектрич ским свойствам подложки. Проведенн« исследование показало, что свойст! подложки влияют не только на полож ние и амплитуду скачков, но в некот! рых случаях даже на сам факт их сущ ствования. Это утверждение продемо1 стрировано на Рис. 1. Здесь приведен результаты численного расчета обезра меренного электрического по;

Р -{с! (01с1Нр^Е{1) на облучаемо

поверхности х=0 в функции безразме] ного времени X — <у,/ при одних и тс же амплитудах, частотах и относител! ной фазе взаимодействующих волн, и различных значениях параметра а. V. рисунка видно, что скачок поля Е^

появляется только в случае, если пар! метр а превышает определенное кр( тическое значение ахр1. Скачок прои<

ходкг от значения /'=0 до некоторой в< личины ДР. При превышении парамс ром а второго критического значени акр2 характер скачка изменяется - сю

чок начинается с ненулевого значени электрического поля.

Эксперименты по наблюдению ска1 ков электрического поля в условиях о; постороннего электромагнитного возбуждения до настоящего времени не став« лись. Однако в работе [4] наблюдались скачки поля на поверхности сверхпр< водящих пластин и цилиндров при двустороннем возбуждении, которые в случг

-10 ^

Рис. 1.Функция ^(г) при /»1=4, =1,5, (в2/й>1=10, £ = 0, вычисленная при различных значениях параметра а: (а) о =0,15; (б) а =0,2; (в) а =0,5.

!ых амплитуд воли полностью аналогичны скачкам при одностороннем возбуж-ии.

В третьем разделе диссертации предсказано и проанализировано новое нели-ное явление в электродинамике жестких сверхпроводников - эффект стимулианной прозрачности пластины под действием второй электромагнитной волны, пространякмцейся навстречу основному сигналу. В работе показано, что разный эффект в сверхпроводящем образце может наблюдаться даже в том случае, 5а падающая на поверхность х=0 низкочастотная волна с амплитудой Н\ и час-ж (Ох не может самостоятельно просветить пластину. Действительно, если на-зечу низкочастотному сигналу со стороны поверхности х=с1 распространяется эая волна с амплитудой Н2 и частотой а>2, и пространственные области про-новения волн перекрываются, то волны начинают взаимодействовать. В резуль-: взаимодействия всюду в образце появляются все комбинированные гармоники 1±тсо2 волн (пит - целые числа), в том числе и первая низкочастотная гар-ика щ. А это означает, что благодаря взаимодействию с высокочастотной вол-низкочастотный сигнал просветил весь образец, то есть имеет место эффект ^лированной прозрачности.

Этот эффект проявляется в виде особенностей низкочастотного поверхност-э импеданса 7. аЛ и низкочастотного поглощения Ь в функции амплитуды высо-

1 (потного сишала. Если амплитуды распространяющихся навстречу друг другу и малы настолько, что области их проникновения не пересекаются, так что волне взаимодействуют, низкочастотный поверхностный импеданс по порядку ве-

ины равен характерному для проводников значению ~ {Ал / с 2 , с/, т.е.

фжит малый параметр а по сравнению с импедансом вакуума. Электромаг-нос поглощение в этом случае также определяется этим параметром. Иными тми, при малых амплитудах распространяющихся навстречу друг другу волн еданс 2аХ и поглощение Ь можно считать равными нулю с точностью до чле-порядка а.

С увеличением амплитуды высокочастотной волны Н2 при достижении ею по-звого значения Н„ор в образце появляется область сосуществования волн и они ннают взаимодействовать. С этого момента образец становится прозрачным для ■сочастотной волны, и, как следствие, возникает размерный эффект. Это прояв-:ся в бурном росте низкочастотных поверхностного импеданса и поглощения -быстро увеличиваются и возрастают в а 1 » 1 раз.

Приведем полученные в диссертации асимптотики обезразмеренного поверхн стного сопротивления /л и поглощения Ь при малых и больших относител

ных превышениях (Я2 - Нпор )/Нр амплитудой высокочастотной волны порогово значения. При [Н2 - II^ / Нр»\

г*Ь*(Нр /Я,)[(Я2 -Нлор)/Н2]ЗП, (7)

а при Н2»Нр

4 Нв

(8)

г* 4

яНг}

ЛН 2

Сравнение формул (7) и (8) показывает, что поглощение Ь имеет максимум поря ка единицы при Н2 ~ Нр. Проведенный численный анализ позволил установи!

что поверхностное сопротивление с ростом Нр монотонно приближается к имп дансу вакуума.

Отметим, что эффект стимулированной прозрачности наблюдался экспериме тально [5].

В заключительном разделе сформулированы основные выводы диссертации.

ВЫВОДЫ

Настоящая диссертация посвящена теоретическому анализу проблемы электр динамического описания отклика жестких сверхпроводников на одностороннее асимметричное возбуждение. Несмотря на то, что большое количество экспериме] тов ставится именно в условиях одностороннего электромагнитного возбуждени теоретический анализ свойств жестких сверхпроводников в такой ситуации до ст пор не проводился. В диссертации исследование проведено в рамках модели крип ческого состояния. Эта наиболее простая из всех существующих модель с одне стороны является существенно нелинейной и обеспечивает ряд очень интересны характерных только для жестких сверхпроводников явлений, а с другой сторон имеет довольно широкую область применимости.

В первом разделе диссертации впервые показано, что отклик пластин жестко] сверхпроводника на одностороннее электромагнитное возбуждение существенны образом зависит от диэлектрических свойств подложки. В частности, подлож! оказывает определяющее влияние на зависимость поверхностного импеданса и п глощательной способности пластины от амплитуды волны. Установлено, что в сл чае оптически плотной подложки поверхностное сопротивление имеет в функщ амплитуды ярко выраженный максимум в области Н0 ~ IIр (размерный эффект

случае же оптически мягкой подложки размерный эффект проявляется совер-:нно иначе. В области Н0 > Нр происходит весьма бурный рост поверхностного

противления. Для сравнения в этом же разделе проведен анализ размерного эф-кта в другой актуальной для жестких сверхпроводников электродинамической дели - так называемой модели термоактивнрованного течения магнитного потока \ГР). Эта модель справедлива в области высоких температур, близких к Тс. Ока-юсь, что и в модели ТАРР размерный эффект весьма чувствителен к диэлектри-:ким свойствам подложки.

Второй раздел посвящен анализу весьма своеобразного проявления нелинейно-взаимодействия электромагнитных волн с отличающимися частотами в пластине сткого сверхпроводника при одностороннем возбуждении. Необычная нелиней-сть материального уравнения в модели критического состояния приводит к тому, э вследствие взаимодействия волн на поверхности образца возникают скачки :ктрического поля в функции времени. В случае, когда электромагнитное поле не освечивает образец, скачки электрического поля в принципиальном отношении отекают по тому же сценарию, что и при двустороннем возбуждении. Гораздо псе интересным оказывается случай больших амплитуд взаимодействующих ш, когда наступает полное просвечивание сверхпроводящей пластины. В этом /чае положение, амплитуда, форма, и даже сам факт существования скачков ¡ктрического поля весьма чувствительны к диэлектрическим свойствам подлож-

В третьем разделе предсказано новое нелинейное явление во взаимодействии щоволн с различающимися частотами, облучающих сверхпроводящую пластину ротивоположных ее сторон. Оказывается, что даже в случае малых амплитуд од-й из взаимодействующих волн (например, низкочастотной), когда она не может состоятельно просветить пластину, распространяющаяся ей навстречу вторая та приводит к выходу первой волны из образца. Этот эффект стимулированной эзрачности приводит к тому, что низкочастотные поверхностный импеданс и по->и испытывают резкие изменения в функции амплитуды высокочастотной вол. Импеданс и потери малы в случае, когда области проникновения распростра-ощихся друг навстречу другу волн не перекрываются. Если же амплитуды волн шки настолько, что в образце появляется область их перекрытия, низкочастот-й поверхностный импеданс и потери сильно возрастают.

Ряд результатов, полученных в диссертации, имеет экспериментальное подтвер-ение. В частности, в экспериментах наблюдались скачки во временной зависи-сти электрического ноля на поверхности сверхпроводника в условиях нелинейно-взаимодействия волн с различающимися частотами. Кроме того, :периментально наблюдался эффект стимулированной прозрачности.

Список литературы, цитированной в автореферате:

1. Bean С.Р. Magnetization of hard superconductors //Phys. Rev. Lett. - 1962. - V. No6.-P. 250-253.

2. Baltaga I.V. et al. Collapse of a transport current in hard superconductors // ФНТ . 1995. - V. 21, No 4. - P. 411-420.

3. Perez-Rodriguez F. et al. Interaction of electromagnetic waves in hard supercondu tors // Physica C. - 1995. - V. 251. - P. 50-60.

4. Fisher H., Kao Y.H. Direct determination of skin depth by a radiofrequency size с feet // Solid State Commun. - 1969. - V. 7, No 2. - P. 275-277.

5. Velichko A.V. et al. Microwave and radiowave surface resistance of high-quali YBaCuO ceramics. Nonlinear aspects // Physica C. - 1996. - V. 261. - P. 220-228.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ, ОТРАЖАЮЩИХ ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ.

1. Perez Rodriguez F., Makarov N.M., Yampol'skii V.A., Lyubimova I.O., Lyubinu O.I. Size effect in hard superconductors at unilateral excitation //Appl. Phys. Lett. 1995, - V. 67, No 3,-P. 419-421.

2. Perez Rodriguez F., Makarov N.M., Yampol'skii V.A., Lyubimova I.O., Lyubimc O.I. Effect of substrate on the ac response of superconductors with strong pinning an incident plane wave// J. Appl. Phys. - 1996. - V. 80, No 11. - P. 6370-6377.

3. Любимова И.О., Балтага И.В., Кац A.A., Ямпольский В.А., Перес-Родригес < Взаимодействие электромагнитных волн в пластине жесткого сверхпроводнш при одностороннем возбуждении // ФНТ. - 1997. - Т. 23, No 4. - С. 389-398.

4. Derev'anko S.A., Lyubimova I.O., Yampol'skii V.A., Perez Rodriguez F. Stimulate transparency of a superconducting plate caused by nonlinear interaction i electromagnetic waves // Appl. Phys. Lett. - 1997. - V. 71, No 7. - P. 953-955.

В диссертации содержится полный список работ по ее теме (всего 11 наименов ний).

АННОТАЦИЯ

Любимова И.О. Нелинейный отклик жестких сверхпроводников на асимметричш электромагнитное возбуждение. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических на} по специальности 01.04.22 - сверхпроводимость. - Физико-технический инстаг низких температур НАН Украины, Харьков, 1997.

гсертация посвящена исследованию нелинейных электродинамических свойств стин жестких сверхпроводников в критическом состоянии. Изучен отклик об-ца на различные виды асимметричного электромагнитного возбуждения. Иссле-ано влияние диэлектрических свойств подложки на проявление размерного эф-та при одностороннем возбуждении. Изучены скачки во временной зависимо-электрического поля на поверхности образца при его одностороннем облучении мя радиоволнами с отличающимися частотами. Показано, что в этом явлении лая роль принадлежит подложке - от ее свойств зависят не только положения и литуды скачков, но даже сам факт их существования. Предсказано новое явле-в нелинейной электродинамике жестких сверхпроводников - стимулированная зрачность образца при его облучении с двух сторон электромагнитными сигна-и с различными частотами и амплитудами. Результаты диссертации могут быть црсны при создании бесконтактных методов измерения параметров кри-гского состояния и использованы в разработке и создании новых высокочувст-;льных приемников некогереншого электромагнитного излучения.

>чевыс слова: жесткий сверхпроводник, модель критического состояния, поен остный импеданс, размерный эффект, стимулированная прозрачность.

шмова I.O. Нелшшний вадгук жорстких надпровщнигав на асиметричне елск-лагштне збудження. Рукопис.

гртащя на здобуття вченого ступеня кандидата фпико-математичних наук за иалынстю 01.04.22 - надпровщшеть. Ф1зико-техшчний шетитут низьких iepa-ryp HAH УкраГни, Харкав, 1997.

гртащя присвячена дослщженню нелнийних електродинам1чних в ластив остей тин жорстких надпровццпшв у критичному стаж. Вивчено вщгук зразка на i види асиметричного електромагштного збудження. Дослщжено вплив д1елек-гних властивостей тдкладки на прояв розм1рного ефекта при одноб1чному женн!. Вивчсш стрибки у часовш залежносп електричного поля на поверхш ка при його одноб1чному onpoMineHiii двома радюхвилями з неоднаковими час-ми. Показано, що важлива роль у цьому явиин належить пщкладщ - вщ iT гнвостей залежить не тшьки положения та амплпуда стрибюв, алс навггь сам ■ ix ¡снування Передбачено нове явшце у нелшшнш слектродинамщ! жорстких [ровщниюв - стимульована прозор1сть зразка при його опромппованш з двох j електромагштними сигналами р1зних частот та амшптуд. Результата дисерта-южуть бути впроваджеш при створенш безконтактннх метхуцв вим1рювання Merpiß критичного стану та використаш при розробщ i створенш нових кочутливих приймач1в некогерентного електромагштного випромшювання.

Сгаочов! слова: жорсткий надпровщник, модель критичного стану, рхневий ¡мпеданс, розм1рний ефекг, стимульована прозор1СТЬ.

Lyubimova 1.0. Nonlinear response of hard superconductors on asymmetrical electi magnetic excitation. Manuscript.

Ph.D. thesis in physics and mathematics, speciality 01.04.22 - superconductivity. Ins tute for Low Temperature Physics and Engineering of NAS, Kharkov, Ukraine, 1997.

The thesis is devoted to an investigation of the nonlinear electromagnetic properties plates of hard superconductors in the critical state. A sample response on different kin of the asymmetrical electromagnetic excitation is studied. The role of the dielectric pre erties of a substrate in the manifestation of the size effect at unilateral excitation is ar lyzed. Jumps in the temporal dependence of the electric field at the sample surface at unilateral irradiation by two radio-waves of different amplitudes and frequencies is stc ied. The important role of the substrate in this phenomenon is demonstrated. Its propi ties effect not only on the positions and magnitudes of the jumps but even on the fact their existence. A new phenomenon in the nonlinear electrodynamics of hard supercc ductors, namely, the effect of stimulated transparency of the sample at its irradiation different waves from different sides is predicted and analyzed. The results of this wc can be used in elaboration of new contactless methods of measurements of the critii state parameters and in creation of new high-sensitive detectors of noncoherent electi magnetic radiation.

Key words: hard superconductor, the critical state model, the surface impedance, the s effect, the stimulated transparency.

ЛЮБИМОВА ИРИНА ОЛЕГОВНА

НЕЛИНЕЙНЫЙ ОТКЛИК ЖЕСТКИХ СВЕРХПРОВОДНИКОВ НА АСИММЕТРИЧНОЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ

Ответственный за выпуск доктор физ.-мат. наук Безуглый Е.В.

~ Подписано в печать 19.1Т!9Т физ. п. л. 2 Уч.-изд. п. л. 2 Тираж 100 экз. Зак.Д1-97. Бесплатно

Ротапринт ФТИНТ НАЛ Украины, 310164 Харьков, пр. Ленина, 47.