超导体二阶光学响应数据集

我们提出了在直流超电流存在下超导系统中的非线性光学响应理论。在洁净超导体中，由于超电流破坏了反演对称性，允许粒子-空穴对能带间的光学跃迁。我们在光学电导率中包含了顶点校正，以在平均场形式中保持U(1)规范对称性，其中还包含了集体模式的贡献。研究表明，在二次谐波生成（SHG） 𝜎(2)(2𝜔,𝜔,𝜔)中，在能隙边缘 2ℏ𝜔=2Δ 和 ℏ𝜔=2Δ 处表现出两个显著的电流依赖峰值，以及在光电流效应 𝜎(2)(0,𝜔,−𝜔) 中在 ℏ𝜔=2Δ 处出现的一个峰值，这些峰值在洁净极限下趋于发散。我们在具有𝑠波和𝑑波配对的单带超导体模型以及具有𝑠波配对的狄拉克费米子系统中验证了此理论。我们的理论预测，在𝑠波单带模型中，Im[𝜎(2)(𝜔)]的电流诱导峰值与超电流密度的平方成正比，且其量级与Nakamura等人在NbN中的二次谐波生成实验观测结果相符。超电流诱导的非线性光谱学为探索新型超导体提供了宝贵的工具。