We report emissions of circular polarized electromagnetic waves from cylindrically shaped mesa structures of the high-temperature superconductor Bi2Sr2CaCu2O8+δ. The frequency range of circularly polarized emission of a cylindrical mesa with notched sides is between 400 and 430 GHz, which is wider than expected by the patch antenna theory. Three maxima recognized in emission intensity are presumably attributed to excitations of fundamental orthogonal modes and circularly polarized modes. Along with the demonstration of circularly polarized emission from truncated edge square mesas, the obtained results provide a wide variety of engineering designs of compact and solid-state electromagnetic sources which are able to generate circularly-polarized terahertz waves.
References
1.
M.
Tonouchi
, Nat. Photonics
1
, 97
(2007
).2.
S. S.
Dhillon
, M. S.
Vitiello
, E. H.
Linfield
, A. G.
Davies
, M. C.
Hoffmann
, J.
Booske
, C.
Paoloni
, M.
Gensch
, P.
Weightman
, G. P.
Williams
, E.
Castro-Camus
, D. R. S.
Cumming
, F.
Simoens
, I.
Escorcia-Carranza
, J.
Grant
, S.
Lucyszyn
, M.
Kuwata-Gonokami
, K.
Konishi
, M.
Koch
, C. A.
Schmuttenmaer
, T. L.
Cocker
, R.
Huber
, A. G.
Markelz
, Z. D.
Taylor
, V. P.
Wallace
, J.
Axel Zeitler
, J.
Sibik
, T. M.
Korter
, B.
Ellison
, S.
Rea
, P.
Goldsmith
, K. B.
Cooper
, R.
Appleby
, D.
Pardo
, P. G.
Huggard
, V.
Krozer
, H.
Shams
, M.
Fice
, C.
Renaud
, A.
Seeds
, A.
Stöhr
, M.
Naftaly
, N.
Ridler
, R.
Clarke
, J. E.
Cunningham
, and M. B.
Johnston
, J. Phys. D: Appl. Phys.
50
, 043001
(2017
).3.
D. N.
Basov
, R. D.
Averitt
, D.
Van Der Marel
, M.
Dressel
, and K.
Haule
, Rev. Mod. Phys.
83
, 471
(2011
).4.
L.
Ozyuzer
, A. E.
Koshelev
, C.
Kurter
, N.
Gopalsami
, Q.
Li
, M.
Tachiki
, K.
Kadowaki
, T.
Yamamoto
, H.
Minami
, H.
Yamaguchi
, T.
Tachiki
, K. E.
Gray
, W.-K.
Kwok
, and U.
Welp
, Science
318
, 1291
(2007
).5.
X. J.
Zhou
, J.
Yuan
, H.
Wu
, Z. S.
Gao
, M.
Ji
, D. Y.
An
, Y.
Huang
, F.
Rudau
, R.
Wieland
, B.
Gross
, N.
Kinev
, J.
Li
, A.
Ishii
, T.
Hatano
, V. P.
Koshelets
, D.
Koelle
, R.
Kleiner
, H. B.
Wang
, and P. H.
Wu
, Phys. Rev. Appl.
3
, 044012
(2015
).6.
T. M.
Benseman
, K. E.
Gray
, A. E.
Koshelev
, W.-K.
Kwok
, U.
Welp
, H.
Minami
, K.
Kadowaki
, and T.
Yamamoto
, Appl. Phys. Lett.
103
, 022602
(2013
).7.
C.
Watanabe
, H.
Minami
, T.
Kitamura
, K.
Asanuma
, K.
Nakade
, T.
Yasui
, Y.
Saiwai
, Y.
Shibano
, T.
Yamamoto
, T.
Kashiwagi
, R. A.
Klemm
, and K.
Kadowaki
, Appl. Phys. Lett.
106
, 042603
(2015
).8.
T.
Kashiwagi
, K.
Sakamoto
, H.
Kubo
, Y.
Shibano
, T.
Enomoto
, T.
Kitamura
, K.
Asanuma
, T.
Yasui
, C.
Watanabe
, K.
Nakade
, Y.
Saiwai
, T.
Katsuragawa
, M.
Tsujimoto
, R.
Yoshizaki
, T.
Yamamoto
, H.
Minami
, R. A.
Klemm
, and K.
Kadowaki
, Appl. Phys. Lett.
107
, 082601
(2015
).9.
T. M.
Benseman
, A. E.
Koshelev
, K. E.
Gray
, W.-K.
Kwok
, U.
Welp
, K.
Kadowaki
, M.
Tachiki
, and T.
Yamamoto
, Phys. Rev. B
84
, 064523
(2011
).10.
K.
Delfanazari
, H.
Asai
, M.
Tsujimoto
, T.
Kashiwagi
, T.
Kitamura
, T.
Yamamoto
, M.
Sawamura
, K.
Ishida
, C.
Watanabe
, S.
Sekimoto
, H.
Minami
, M.
Tachiki
, R. A.
Klemm
, T.
Hattori
, and K.
Kadowaki
, Opt. Express
21
, 2171
(2013
).11.
E. A.
Borodianskyi
and V. M.
Krasnov
, Nat. Commun.
8
, 1742
(2017
).12.
M.
Tsujimoto
, Y.
Maeda
, H.
Kambara
, A.
Elarabi
, Y.
Yoshioka
, Y.
Nakagawa
, Y.
Wen
, T.
Doi
, H.
Saito
, and I.
Kakeya
, Supercond. Sci. Technol.
28
, 105015
(2015
).13.
H.
Minami
, C.
Watanabe
, T.
Kashiwagi
, T.
Yamamoto
, K.
Kadowaki
, and R. A.
Klemm
, J. Phys. Condens. Matter
28
, 025701
(2016
).14.
I.
Kakeya
and H.
Wang
, Supercond. Sci. Technol.
29
, 073001
(2016
).15.
P.
Doradla
, K.
Alavi
, C.
Joseph
, and R.
Giles
, J. Biomed. Opt.
18
, 090504
(2013
).16.
M.
Song
, H.
Yu
, J.
Luo
, and Z.
Zhang
, Plasmonics
12
, 649
(2017
).17.
G.
Liang
, Y.
Zeng
, X.
Hu
, H.
Yu
, H.
Liang
, Y.
Zhang
, L.
Li
, A. G.
Davies
, E. H.
Linfield
, and Q. J.
Wang
, ACS Photonics
4
, 517
(2017
).18.
P.
Rauter
, J.
Lin
, P.
Genevet
, S. P.
Khanna
, M.
Lachab
, A.
Giles Davies
, E. H.
Linfield
, and F.
Capasso
, Proc. Natl. Acad. Sci.
111
, E5623
(2014
).19.
A.
Elarabi
, Y.
Yoshioka
, M.
Tsujimoto
, Y.
Nakagawa
, and I.
Kakeya
, Phys. Procedia
81
, 133
(2016
).20.
H.
Asai
and S.
Kawabata
, Appl. Phys. Lett.
110
, 132601
(2017
).21.
H.
Asai
and S.
Kawabata
, IEEE Trans. Appl. Supercond.
26
, 1800804
(2016
).22.
A.
Elarabi
, Y.
Yoshioka
, M.
Tsujimoto
, and I.
Kakeya
, Phys. Rev. Appl.
8
, 064034
(2017
).23.
R. A.
Klemm
, E. R.
Laberge
, D. R.
Morley
, T.
Kashiwagi
, M.
Tsujimoto
, and K.
Kadowaki
, J. Phys. Condens. Matter
23
, 025701
(2011
).24.
M.
Tsujimoto
, K.
Yamaki
, K.
Deguchi
, T.
Yamamoto
, T.
Kashiwagi
, H.
Minami
, M.
Tachiki
, K.
Kadowaki
, and R. A.
Klemm
, Phys. Rev. Lett.
105
, 037005
(2010
).25.
T.
Kashiwagi
, M.
Tsujimoto
, T.
Yamamoto
, H.
Minami
, K.
Yamaki
, K.
Delfanazari
, K.
Deguchi
, N.
Orita
, T.
Koike
, R.
Nakayama
, T.
Kitamura
, M.
Sawamura
, S.
Hagino
, K.
Ishida
, K.
Ivanovic
, H.
Asai
, M.
Tachiki
, R. A.
Klemm
, and K.
Kadowaki
, Jpn. J. Appl. Phys.
51
, 010113
(2012
).26.
S.
Guénon
, M.
Grünzweig
, B.
Gross
, J.
Yuan
, Z. G.
Jiang
, Y. Y.
Zhong
, M. Y.
Li
, A.
Iishi
, P. H.
Wu
, T.
Hatano
, R. G.
Mints
, E.
Goldobin
, D.
Koelle
, H. B.
Wang
, and R.
Kleiner
, Phys. Rev. B
82
, 214506
(2010
).27.
R. A.
Klemm
, A. E.
Davis
, Q. X.
Wang
, T.
Yamamoto
, D. P.
Cerkoney
, C.
Reid
, M. L.
Koopman
, H.
Minami
, T.
Kashiwagi
, J. R.
Rain
, C. M.
Doty
, M. A.
Sedlack
, M. A.
Morales
, C.
Watanabe
, M.
Tsujimoto
, K.
Delfanazari
, and K.
Kadowaki
, IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng.
279
, 012017
(2017
).28.
R. A.
Klemm
and K.
Kadowaki
, J. Phys. Condens. Matter
22
, 375701
(2010
).29.
K.
Kadowaki
, M.
Tsujimoto
, K.
Yamaki
, T.
Yamamoto
, T.
Kashiwagi
, H.
Minami
, M.
Tachiki
, and R. A.
Klemm
, J. Phys. Soc. Jpn.
79
, 023703
(2010
).30.
M.
Tsujimoto
, K.
Yamaki
, T.
Yamamoto
, H.
Minami
, and K.
Kadowaki
, Physica C
470
, S779
(2010
).31.
Y.
Demirhan
, H.
Saglam
, F.
Turkoglu
, H.
Alaboz
, L.
Ozyuzer
, N.
Miyakawa
, and K.
Kadowaki
, Vacuum
120
, 89
(2015
).32.
C. A.
Balanis
, Antenna Theory: Analysis and Design
, 3rd ed. (John Wiley & Sons
, 2005
).33.
M.
Haneishi
, T.
Nambara
, and S.
Yoshida
, Electron. Lett.
18
, 191
(1982
).34.
H.
Eisele
, M.
Naftaly
, and J. R.
Fletcher
, Meas. Sci. Technol.
18
, 2623
(2007
).35.
M.
Tsujimoto
, I.
Kakeya
, T.
Kashiwagi
, H.
Minami
, and K.
Kadowaki
, Opt. Exp.
24
, 4591
(2016
).36.
S.
Gao
, Q.
Luo
, and F.
Zhu
, Circularly Polarized Antennas
(John Wiley & Sons, Ltd.
, Chichester, UK
, 2014
).© 2018 Author(s).
2018
Author(s)
You do not currently have access to this content.
