基于色散双流体模型的超导体FDTD方法

《IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters》：FDTD Method for Superconductors Based on Dispersive Two-Fluid Model

　　

摘要：

本文提出了一种用于研究超导介质中电磁波传播的有限差分时域（FDTD）方法。该新公式基于超导体的色散双流体模型，涵盖了以往FDTD方法尚未完全探索的三个关键特性。这些特性包括：（i）超导电流；（ii）色散的正常电流；（iii）由伦敦穿透深度和电子数密度比表征的双流体模型的温度依赖性（r_n 和 r_s），它们与超导体中的关键物理现象密切相关。因此，所提出的公式能够使FDTD模拟的结果更加准确且符合物理实际。通过与非色散公式的比较（考虑了温度依赖性的存在与否），展示了该方法的优势。文章还讨论了温度和导电率变化的影响。使用所提出的方法，在不同的导电率和频率下，反射系数不会超过超导电流的值。随着温度的降低，反射系数和透射系数在正常电流和超导电流的值之间呈现出平滑过渡。随着直流导电率的增加，反射系数逐渐趋近于超导电流的值。