WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

в АРФП при дестабилизации пространственного распреНаибольшие значения am, устойчиво наблюдавшиеся деления стационарных мод внешней силой в области при 11 < s < 20, достигали нескольких минут. Интересm. Более того, оценка величины, выполненная но, что подобные же мерцающие режимы фононного по формулам работы [30], дает значения на порядок ИИ (но с меньшими коэффициентами автомодуляции) меньшие, чем R, что также согласуется с данными обнаружились и на первых двух нечетных гармониках наших экспериментов по неавтономной фазерной гене(m 3 и m 5), где эффект „больших“ самоперации.

рестроек отсутствует.

Следует, однако, отметить, что рассмотренная выше лазерная модель нелинейной динамики микроволнового 2. Интерпретация результатов фононного ИИ (несмотря на полученные с ее помощью эксперимента удовлетворительные оценки частоты и характера модовых движений) не может адекватно описать все Полученная совокупность экспериментальных данных детали самоорганизации в фазерной системе для обдля области СНЧ модуляции свидетельствует о воз- ласти СНЧ резонанса. Для более полного понимания никновении самоорганизации в спин-фононной системе особенностей самоорганизации в рубиновом фазере слеакустического квантового генератора на уровне межмо- дует учесть нетривиальную иерархию спиновых редового энергообмена. Подчеркнем, что обнаруженные зервуаров [33], определяющих специфический характер коллективные высокоорганизованные движения в спин- насыщения квантовых переходов в микроволновом диафононной системе формируются не только для каждой пазоне. По сути все нелинейности, проявляющиеся в отдельной микроволновой акустической моды, как это микроволновых резонансных взаимодействиях акустичеобычно имеет место при стационарной многомодовой ского поля сигнала и электромагнитного поля накачки с фазерной генерации, а именно на глобальном уровне, электронным зеемановским резервуаром ZE [33] ионов когда все моды ИИ согласованно подчиняются единому Cr3+ в рубине, в той или иной мере „чувствуют“ ритму, частота которого не является гармоникой или присутствие медленно релаксирующих ядер Al27, что субгармоникой внешнего возмущения. Иначе говоря, было установлено ранее в экспериментах по квантовому если при обычной стационарной многомодовой гене- усилению гиперзвука [10,11,17].

рации в автономной фазерной системе сосуществуют Причиной этого является прямой тепловой конN практически независимых микроволновых осциллято- такт [33] между ядерным зеемановским резервуаром ZN ров, отвечающих каждой из мод ИИ, то при резонансном и резервуаром электронных диполь-дипольных взаимоСНЧ возмущении накачки или магнитного поля вполне действий DE, благодаря чему и происходит взаимный оботчетливо наблюдается кооперативное поведение этих мен энергий по схеме ZE DE ZN. Существенно, что осцилляторов.

теплоемкости резервуаров ZN и ZE имеют сопоставимые Наблюдавшиеся нами особенности эффекта коллек- величины, хотя частота ядерного магнитного резонанса тивных движений в фазере указывают на их близость (ЯМР) ( 10 MHz) для Al27 на три порядка ниже частот к процессам антифазовой динамики [30–32], обнару- ЭПР и АПР ионов Cr3+ при H 4kOe. Дело в том, женным ранее в многомодовых лазерах. В простей- что концентрация примесных парамагнитных ионов Cr3+ шем, двухмодовом режиме лазерной генерации [30] в розовом рубине составляет всего лишь сотые доли антифазовая динамика — это согласованные пульса- процента, поэтому на один электронный спин прихоции мод строго в противофазе (отсюда название эф- дится несколько тысяч ядерных. В итоге инерционная фекта). В N-модовых системах антифазовые движения ядерная система, хотя ее и не видно в прямых ЭПР и могут иметь гораздо более сложный вид (см., напри- АПР наблюдениях, участвует во всех перераспределемер, [31,32]), но сохраняется их общая, весьма нетриви- ниях населенностей по электронным спиновым уровням альная особенность — когерентные однонаправленные (точнее, по квазинепрерывным наборам подуровней, пульсации мод ИИ с задержкой во времени d()/N для обусловленных электронными диполь-дипольными взаближайших соседей. имодействиями [33]).

Журнал технической физики, 2004, том 74, вып. 90 Д.Н. Маковецкий Возвращаясь к исследуемому в настоящей работе режим самоорганизации на уровне межмодового взаСНЧ резонансу, можно предположить, что наблюдавше- имодействия (в отличие от обычной „внутримодовой“ еся уменьшение его частоты при больших расстройках самоорганизации, типичной для многомодовых активных связано именно с вовлечением ядерных степеней систем). Самоорганизация проявляется в форме строH свободы в процессы межмодового энергообмена, идуще- го согласованных между собой регулярных пульсаций го через ZE и DE и приводящего к самоорганизации каждой из мод фононного ИИ с задержкой во времени в активной системе фазера. Действительно, наиболее d()/N, что выглядит как движение модового кластера характерной особенностью взаимовлияния электронной в спектральном пространстве. Время полного цикла и ядерной подсистем рубина является именно сильная самоперестройки очень сильно зависит от m - и иззависимость спиновых температур (во всех трех этих меняется на несколько порядков при вариации |m - | резервуарах) от расстроек в фазерной системе [10,11,17].

всего лишь в пределах нескольких процентов. ПодобСледует также отметить, что влияние объединенноные же процессы зарегистрированы и на первых трех го низкоэнергетического резервуара (НР) DE + ZN на четных гармониках СНЧ резонанса. Для более высоких процессы фононного ИИ в фазере коренным образом четных гармоник, а также на всех нечетных гармоотличается от роли похожих резервуаров в оптических никах обнаружены мерцающие периодические режимы лазерах (см., например, [34]). Дело в том, что относимодуляции, период которых также может на несколько тельная теплоемкость и инерционность НР по сравнепорядков превышать период вынуждающей силы. Приве нию с высокоэнергетическим резервуаром (ВР) ZE для дена интерпретация полученных результатов на основе исследованной нами системы гораздо больше, чем анапредставлений об антифазовой динамике фононного ИИ.

логичное соотношение для CO2 лазеров, исследованных Обсуждено влияние подсистемы магнитных ядер Alв [34]. Это обусловлено, во-первых, тем, что на один кристаллической матрицы рубина на самоперестройки активный центр Cr3+, как уже упоминалось, приходится спектров фононной генерации в неавтономном фазере несколько тысяч магнитных ядер Al27, „утяжеляющих“ и, в частности, на зависимость от магнитного поля.

НР, а в CO2 лазере НР формируется в точности теми же молекулами, которые образуют и ВР (НР в этом Автор выражает признательность Е.Д. Маковецкому лазере образован колебательно-вращательными степеня- (Харьковский национальный университет им. В.Н. Карами свободы молекул CO2). Иначе говоря, в лазере нет зина, кафедра физической оптики) и С.Д. Маковецкому аналога для резервуара ZN, а есть только аналоги для ZE (Харьковский национальный университет радиоэлектро и DE. Во-вторых, и это самое главное, в рубине время ники, факультет компьютерных наук) за неоценимую релаксации НР из-за ядер гораздо больше, чем время ре- помощь в работе. Автор благодарен А.П. Королюку лаксации ВР, тогда как для CO2 лазера, исследованного за интерес к исследованиям динамики акустического в работе [34], это соотношение обратное. В результате квантового генератора, П. Манделу (Universit Libre для рубинового фазера, по-видимому, и реализуются de Bruxelles) за любезно предоставленные публикаусловия вовлечения объединенного инерционного резерции по антифазовой динамике, а также участникам вуара DE + ZN в ведущие процессы самоорганизации, семинара академика В.М. Яковенко за ряд полезных каковыми всегда являются самые медленные процессы.

замечаний. Работа была частично поддержана Научнотехнологическим центром Украины (НТЦУ).

Заключение Список литературы В работе экспериментально исследовано влияние внешней периодической силы на динамику микровол[1] Townes C.H. // Quantum Electronics: Proc. 1st Int. Symp. New нового фононного ИИ в фазерной системе с активным York, 1960. P. 405.

кристаллом розового рубина. Показано, что периодиче[2] Kittel C. // Phys. Rev. Lett. 1961. Vol. 6. N 9. P. 449–451.

ская модуляция накачки при m = 70-200 Hz приводит [3] Лозовик Ю.Е. // УФН. 2001. Т. 71. № 12. С. 1373–1376.

к хаотизации процессов межмодового энергообмена в [4] Tucker E.B. // Phys. Rev. Lett. 1961. Vol. 6. N 10. P. 547–548.

спин-фононной системе, что связано с резонансной [5] Shiren N.S. // Appl. Phys. Lett. 1965. Vol. 7. N 5. P. 142–144.

дестабилизацией фазера в области его релаксацион- [6] Такер Э. Физическая акустика / Под ред. У. Мэзона. М.:

Мир, 1969. Т. 4А. С. 63–138.

ного резонанса R. Ширина ФМС для этой области [7] Peterson P.D., Jacobsen E.H. // Science (USA). 1969. Vol. 164.

дестабилизации практически не изменяется. При СНЧ N 3883. P. 1065–1067.

модуляции накачки в окрестности m 10 Hz экс[8] Ганапольский Е.М., Маковецкий Д.Н. // ДАН СССР. 1974.

периментально обнаружен качественно иной тип деТ. 217. № 2. С. 303–306.

стабилизации фононного ИИ в фазере. Прежде всего [9] Голенищев-Кутузов В.А., Самарцев В.В., Соловаров Н.К., здесь имеет место многократное сужение ФМС (почти в Хабибулин Б.М. Магнитная квантовая акустика. М.: Наука, четыре раза). Вместо хаотических быстрых переключе1977. 200 с.

ний генерирующих мод, наблюдающихся при m R, [10] Ганапольский Е.М., Маковецкий Д.Н. // ФТТ. 1982. Т. 24.

в области указанного СНЧ резонанса устанавливается Вып. 7. С. 1960–1965.

Журнал технической физики, 2004, том 74, вып. Резонансная дестабилизация микроволнового индуцированного излучения фононов... [11] Маковецкий Д.Н. Автореф. канд. дис. Харьков: ФТИНТ АН УССР, 1984. 22 с.

[12] Маковецкий Д.Н., Ворсуль К.В. // ЖТФ. 1991. Т. 61. Вып. 1.

С. 86–90.

[13] Маковецкий Д.Н., Лавринович А.А., Черпак Н.Т. // ЖТФ.

1999. Т. 69. Вып. 5. С. 101–105.

[14] Tucker E.B. // Quantum Electronics. Proc. 3d Intern.

Congress / Ed. by P. Grivet, N. Bloembergen. Paris Dunod Editeur, 1964. Vol. 2. P. 1787–1800.

[15] Ganapolskii E.M., Makovetskii D.N. // Solid State Commun.

1974. Vol. 15. N 8. P. 1249–1252.

[16] Fain B. // Phys. Rev. B. 1982. Vol. 26. N 10. P. 5932–5940.

[17] Ганапольский Е.М., Маковецкий Д.Н. // ЖЭТФ. 1977.

Т. 72. Вып. 1. С. 203–217.

[18] Makovetskii D.N. // Physics and Engineering of Millimeter and Submillimeter Waves (MSMW-2001). Proc. 4th Intern.

Symp. Kharkov, 2001. P. 762–764.

[19] Хорстхемке В., Лефевр Р. Индуцированные шумом переходы. М.: Мир, 1987. 400 с.

[20] Pecora L.M., Carrol T.L. // Phys. Rev. Lett. 1991. Vol. 67.

N8. P. 945–948.

[21] Маковецкий Д.Н. // УФЖ. 1998. Т. 43. № 5. С. 537–539.

[22] Маковецкий Д.Н. // Письма в ЖТФ. 2001. Т. 27 Вып. 12.

С. 57–64.

[23] Маковецкий Д.Н. // Радиофизика и электроника. 1999. Т. 4.

№2. С. 92–98.

[24] Сигмен А. Мазеры. М.: Мир, 1966. 520 с.

[25] Альтшулер С.А., Козырев Б.М. Электронный парамагнитный резонанс. М.: Мир, 1972.

[26] Tang C.L., Statz H., deMars G. // J. Appl. Phys. 1963. Vol. 34.

N 8. P. 2289–2295.

[27] Ганапольский Е.М., Маковецкий Д.Н. // ЖТФ. 1989. Т. 59.

Вып. 10. С. 202–204.

[28] Ганапольский Е.М., Маковецкий Д.Н. // ЖТФ. 1992. Т. 62.

Вып. 2. С. 187–190.

[29] Маковецкий Д.Н. // Радиофизика и электроника. 2001. Т. 6.

№1. С. 124–134.

[30] Georgiou M., Mandel P., Otsuka K. // IEEE J. Quantum Electronics. 1994. Vol. 30. N 3. P. 854–859.

[31] Nguyen B.A., Mandel P. // Opt. Commun. 1997. Vol. 138.

P. 81–86.

[32] Vladimirov A.G., Viktorov E.A., Mandel P. // Phys. Rev. E.

1999. Vol. 60. N 2. P. 1616–1629.

[33] Ацаркин В.А., Родак М.И. Проблемы магнитного резонанса. М.: Наука, 1978. С. 187–205.

[34] Arecchi F.T., Gadomski W., Meucci R., Roversi J.A. // Opt.

Commun. 1989. Vol. 70. N 2. P. 155–160.

Журнал технической физики, 2004, том 74, вып.

Pages:     | 1 | 2 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.