Параметрическое усиление высокочастотного электромагнитного излучения контактами Джозефсона в резонаторе с собственной джозефсоновской и внешней накачками

Актуальность и цели. Контакты Джозефсона можно использовать для параметрического усиления высокочастотного излучения, в том числе и в терагерцовом диапазоне, при этом джозефсоновское излучение контакта выполняет функцию накачки. Однако мощность параметрического усиления одиночным контактом мала (единицы нВт), поэтому большой интерес представляют массивы контактов Джозефсона, допускающих в настоящее время благодаря успехам в технологии их изготовления синхронизацию, необходимую для достижения когерентного излучения достаточной мощности, которая может достигать нескольких мкВт для больших массивов. Материалы и методы. Расчеты вольт-амперной характеристики и поглощенной мощности контакта и массива контактов в резонаторе проводились в рамках резистивной модели контакта Джозефсона с использованием численных методов решения систем дифференциальных уравнений и интегрирования. Результаты. Теоретически изучена параметрическая генерация высокочастотного электромагнитного излучения контактами и массивами контактов Джозефсона в резонаторе. Вычислены вольт-амперные характеристики и поглощенная мощность внешнего высокочастотного излучения контакта и одномерного массива одинаковых последовательно соединенных контактов Джозефсона в резонаторе в рамках резистивной модели джозефсоновского контакта при разных параметрах резонатора и двух способах накачки: 1) в качестве излучения накачки используется джозефсоновское излучение; 2) используется дополнительная накачка внешним высокочастотным полем, при этом усиление происходит на его гармониках. Выводы. Параметрическое усиление контактом Джозефсона во внешнем монохроматическом высокочастотном излучении и в резонаторе возможно не только вблизи первой ступеньки Шапиро, но и на субгармонических ступеньках, которые появляются на вольт-амперные характеристиках контакта в такой системе. Дополнительное внешнее высокочастотное излучение накачки может приводить к усилению не только на ступеньках, где джозефсоновская частота равна частотам внешних переменных сигналов, но и на других ступеньках, что увеличивает область параметрического усиления на гармониках высокочастотного излучения накачки.