Про синхронізацію ансамбля осциляторів в умовах надвипромінювання
Анотація
Обговорюються проблеми фазової синхронізації ансамблю осциляторів або диполів та механізми генерації в режимі надвипромінювання. Показано, що збільшення розкиду початкових амплітуд ансамблю осциляторів пригнічує фазову синхронізацію і знижує ефективність генерації поля. Обговорюється вплив шумів, показано, що нижче за поріг генерації навіть зовнішнє ініціююче поле не здатне синхронізувати фази ансамблю частинок. При перевищенні порога генерації ініціююче поле може не знадобитися. Показано, що зближення фаз осциляторів з фазами поля в місцях розташування осциляторів, що рухаються, помітно лише поблизу їх виходу з системи. При цьому повного збігу фаз синхронізованих осциляторів та фаз поля в області їхньої локалізації не спостерігається. Тим не менш, інтенсивність поля генерації в режимі надвипромінювання суттєво перевищує спонтанний рівень, що дозволяє говорити про ознаки індукованого випромінювання. Обговорюються особливості розвитку квантового процесу надвипромінювання ансамблю диполів та наводиться система рівнянь для його опису. Якісно моделюються особливості квантового аналога надвипромінювання, відзначається роль частоти Рабі, що визначає динаміку інверсії населеності. Нутації інверсії населеності в області, що займає поле, впливають на інтенсивність поля не тільки в цій локальній зоні, але і в наступних областях активної зони. Це пояснює незвичайний характер розвитку генерації: зростання поля певної області активної зони спочатку стабілізується, та потім істотно зменшується. Це зменшення інтенсивності відбувається й у напрямку випромінювання в периферійних областях активної зони, незважаючи на великий запас енергії в них у вигляді незбуреної інверсії населеності.
Завантаження
Посилання
R.Н. Dicke, “Coherence in Spontaneous Radiation Processes,” Phys Rev, 93(1), 99–110 (1954).
V.L. Ginzburg, “Several remarks on the radiation of charges and multipoles moving uniformly in a medium,” Physics–Uspekhi 45(3), 341–344 (2002). https://doi.org/10.1070/pu2002v045n03abeh001153
V.A. Flyagin, A.V. Gaponov, M.I. Petelin, and V.K. Yulpatov, “The Gyrotron,” IEEE Transactions on microwave theory and techniques,” MTT, 25(6), 514–521 (1977).
A. Nordsieck, “Theory of large signal behavior of travelingwave amplifiers.” Proc. IRE, 41(5), 630–631 (1953). https://doi.org/10.1109/jrproc.1953.274404
V.M. Kuklin, and E.V. Poklonskiy, “Dissipative instabilities and superradiation regimes (classic models),” Problem of Atomic science and Technology, 134(4), 138–143 (2021). https://vant.kipt.kharkov.ua/ARTICLE/VANT_2021_4/article_2021_4_138.pdf
A.G. Zagorodniy, P.I. Fomin, and A.P. Fomina, “Superradiation of electrons in a magnetic field and a nonrelativistic gyrotron,” NAS of Ukraine, (4), 75– 80 (2004).
P.I. Fomin, and A.P. Fomina, “Dicke Superradiance on Landau Levels,” Problems of Atomic Science and Technology, (6), 45 48 (2001).
E.V. Poklonskiy et al. “On the development of super–radiation in noise condition,” Problems of Atomic Science and Technology, (3), 84–86 (2024). https://vant.kipt.kharkov.ua/ARTICLE/VANT_2024_3/article_2024_3_84.pdf
E.V. Poklonskiy, et al. “Modeling of superradiance modes and resonator field formation,” Problem of Atomic science and Technology, (4), 45-49 (2025). https://doi.org/10.46813/2025-158-045
V.M. Kuklin, “On The Nature Of Coherents In The System Of Oscillators,” Problems of Atomic Science and Technology, Series “Plasma Electronics and New Methods of Acceleration”, 4(122), 91–95 (2019).
Yu.A. Il'inskii, and N.S. Maslova, “Classical analog of superradiance in a system of interacting nonlinear oscillators,” Zh. Eksp. Teor. Fiz. 91(1). 171–174 (1988).
A.V. Kirichok, et al. “Modelling of superradiation processes driven by an ultra–short bunch of charged particles moving through a plasma,” Problems of Atomic Science and Technology, series “Plasma Electronics and New Methods of Acceleration”, (4), 255–257 (2015).
V.M. Kuklin, Selected chapters (theoretical physics), (V.N. Karazin KhNU, Kharkiv, 2021). http://dspace.univer.kharkov.ua/handle/123456789/16359
The Statistical Theory of Non–Equilibrium Processes in a Plasma: International Series of Monographs in Natural Philosophy, Vol. 9 [Print Replica] Kindle Edition by Yu L Klimontovich (Author), D. ter Haar (Editor) Format: Kindle Edition. Part of: International series of monographs in natural philosophy (46 books).
A.S. Davydov, Quantum mechanics, edited by D. ter Haar. vol.1, (Perg. Press, 1965).
L. Allen, and J. Eberly, Optical resonance and two–level atoms, (Witey–lnterscicitce Publication, John Witty and Sons, New York, 1975).
C.H. Townes – Nobel Lecture. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach 2025. Thu. 24 Apr 2025. https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1964/townes/lecture/
A.G. Zagorodniy, P.I. Fomin, and A.P. Fomina, “Superradiation of electrons in a magnetic field and a nonrelativistic gyrotron,” NAS of Ukraine, (4), 75– 80 (2004).
E. Poklonsky, and V. Kuklin, “On the Features of Open Magnetoactive Waveguides Excitation”, East Eur. J. Phys. (3), 85–92 (2025). https://doi.org/10.26565/2312–4334–2025–3–08
Авторське право (c) 2025 В.М. Куклін, Є.В. Поклонський
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
