Физический факультет
Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова
Построена линейная теория взаимодействия двух бесконечно тонких ленточных электронных потоков в гидродинамическом приближении. Предполагается, что электронные потоки движутся в пространстве между двумя проводящими поверхностями. При анализе учитывается влияние пространственного заряда, а также влияние продольного фокусирующего магнитного поля конечной величины. Рассматриваемая модель позволяет описать неустойчивость к высокочастотным (ВЧ) возмущениям исследуемой системы. Для данной модели выведено дисперсионное уравнение восьмой степени. Так как не предоставляется возможным записать его решение в аналитическом виде, получено решение дисперсионного уравнения графически. С точки зрения теории связанных волн каждому из пучков можно поставить в соответствие по четыре волны – быструю и медленную волны пространственного заряда, а также быструю и медленную циклотронные волны с учетом поправки вносимой пространственным зарядом. На основе решения дисперсионного уравнения проведен анализ влияния конечного магнитного поля на процесс развития неустойчивости в системе двух взаимодействующих электронных потоков. Из анализа дисперсионных характеристик можно сделать вывод, что наличие постоянного продольного магнитного поля приводит к появлению новых областей неустойчивости, что обусловлено взаимодействием не только волн пространственного заряда, но циклотронных волн пучков.
Показать АннотациюРассмотрены характеристики излучения гироусилителей (гироклистрона и гиро-ЛБВ на основе винтового гофрированного волновода) с запаздывающей обратной связью и гиротрона, работающего в режиме большой надкритичности. Показано, что в миллиметровом диапазоне длин волн данные приборы могут генерировать хаотические колебания относящиеся к категории «гиперхаоса» с относительной шириной спектра достигающей 10%.
Показать АннотациюВ настоящей статье рассмотрены физические процессы, приводящие к генерации мощного электромагнитного излучения в виркаторной СВЧ системе, содержащей релятивистский электронный пучок, в случае одновременного развития неустойчивости Бурсиана и сдвиговой неустойчивости. В рамках трехмерной численной модели, основанной на методе крупных частиц, изучено влияние процессов в пучке на характеристики выходного излучения.
Показать АннотациюАналитически рассчитаны условия устойчивости горизонтальной поверхности маловязкой жидкости в вибрационном поле. Найдены и устранены недостатки методики расчета, допущенные предыдущими исследователями.
Показать АннотациюВ настоящей работе проведено теоретическое исследование динамики распространения двумерных предельно коротких оптических импульсов (двумерных световых пуль) в неоднородной среде углеродных нанотрубок с пространственно модулированным показателем преломления в присутствии внешнего постоянного магнитного поля, направленного параллельно оси углеродных нанотрубок. Электромагнитное поле импульса описывается классическим способом, на основе уравнений Максвелла. Закон дисперсии записан в приближении сильной связи в рамках анализа динамики -электронов, которые взаимодействуют с электромагнитным полем предельно короткого импульса. Начальное условие для вектор-потенциала электрического поля предельно короткого оптического импульса выбиралось в гауссовой форме. Шаги по времени и координате определялись из стандартных условий устойчивости, и уменьшались до тех пор, пока решение не изменялось в восьмом значащем знаке. Как показали результаты численных расчетов, распространение двумерного предельно короткого оптического импульса в присутствии магнитного поля является устойчивым, а также удалось установить влияние периода неоднородности среды на скорость распространения предельно короткого оптического импульса, а именно при увеличении периода решетки предельно короткий оптический импульс распространяется наиболее быстро.
Показать АннотациюЭкспериментально обнаружено, что при изменении температуры окружающей среды от 260 К до 345 К пиковая длина волны спектральной характеристики лазерного диода с удвоителем частоты на кристалле КТР практически не смещается относительно положения, которое она занимала при комнатной температуре. Приводится обоснование этого явления.
Показать АннотациюПроведено аналитическое и численное исследование динамики параметров супергауссового импульса, спектр которого может лежать как в области нормальной, так и аномальной дисперсии групповой скорости. Найдено аналитическое решение для параметра, характеризующего эволюцию степени супергауссового импульса.
Показать АннотациюВ статье рассмотрено интегрированное сегнетоэлектрическое устройство нового типа: однородная цепочка с сегнетоэлектрическими конденсаторами с отрицательной ёмкостью. При большом числе таких конденсаторов в цепочке с помощью теории Уизема описано распространение нелинейных модулированных волн в этой системе.
Показать АннотациюРассмотрен бесконтактный метод определения рекомбинационных параметров ло-кальных участков p(n) слоя кремниевых структур n+-p(n)-p+ типа. Метод основан на локаль-ном освещении исследуемой структуры двумя различно поглощаемыми лучами света. Оба луча освещают одновременно сначала одну сторону локальной области этой структуры, а затем противоположную. Интенсивности лучей света модулируются так, что суммарная пе-ременная фотоэдс обращается в 0. При этих условиях измеряют отношения амплитуд моду-ляций интенсивностей лучей. На основании таких величин нами были вычислены номограммы для раздельного определения времени жизни неравновесных носителей заряда в освещаемой части p(n) области и скорости их поверхностной рекомбинации на тыльной стороне. Номограммы вычислялись для длин волн 1064 и 808 нм при толщинах p(n) слоя 0.4 и 0.2 мм
Показать АннотациюЭкспериментально продемонстрировано формирование одиночных двумерных и многоканальных (3 и 5 волноводов) в объеме нелегированного кристалла ниобата лития. Волноводные структуры с размером каналов 8, 12, 23 мкм, сформированы светлыми пространственными солитонами, полученными при компенсации дифракционной расходимости световых пучков в кристалле за счет вклада пироэлектрического эффекта в нелинейный отклик среды. Длина волны света индуцирующего пучка составляла 532 нм и 633 нм, световая мощность излучения при записи изменялась от 50 до 200 мкВт. Полная компенсация дифракционной расходимости достигалась при однородном нагреве кристаллического образца до температуры от 35 до 55 градусов по Цельсию.
Показать АннотациюВ работе рассмотрено распространение оптических пучков сквозь бозе-эйнштейновский конденсат. С помощью численного моделирования показано, что оптический пучок фокусируется или дефокусируется в зависимости от знака отстройки частоты лазера от частоты атомного перехода. Созданы аналитическая и численная модели, описывающая эволюцию волнового пучка в БЭК. За основу была взята полуклассическая модель, в которой конденсат рассматривается с квантовой точки зрения, а волновой пучок с классической. Данная модель позволяет учитывать не только изменения волнового пучка, но и изменение волновых функций конденсата. В работе рассмотрены две модели: с учетом спонтанного излучения и без. БЭК ведет себя как среда с керровской нелинейностью, знак которой зависит от знака отстройки от резонансной частоты. При отрицательной отстройке наблюдается тенденция к фокусировке пучка, в то время как при положительной отстройке наблюдается дефокусировка. Волновая функция основного состояния БЭК не претерпевает значительных изменений, в то время как волновая функция возбужденного состояния совершает осцилляции (в случае резонанса с частотой Раби). Кроме сохранения общего числа атомов в системе выполняется также закон сохранения энергии и для всей системы. Уменьшение энергии пучка приводит к возрастанию населенности возбужденного уровня, а уменьшение населенности возбужденного уровня, соответственно, приводит к возрастанию энергии пучка. Для широкого пучка в случае положительной отстройки от резонанса наблюдается его расщепление.
Показать АннотациюТрехмерные световые пучки-импульсы, называемые световыми пулями, изучаются как аналитически, так и численно. С помощью метода усредненного Лагранжиана получено аналитическое решение, описывающее пулю при нелинейном параметрическом взаимодействии. Получены условия устойчивого распространения пули, представляющее собой соотношение между дифракционной, дисперсионной и нелинейной длинами. Аналитические выводы подтверждены в процессе компьютерного моделирования. В расчетах показано, что световая пуля распространяется на расстояние, значительно превышающее дисперсионную и дифракционную длины в анизотропной среде. Отдельно рассмотрены случаи устойчивого распространения двухкомпонентной трехмерной световой пули, а также формирование светового пучка-импульса при генерации второй оптической гармоники.
Показать АннотациюПроведено исследование формирования уединенных волн в кольцевом аэрогидроканале. Показано, что при увеличении скорости ветра в условиях «глубокой воды» сначала формируются группы волн с одной максимальной по высоте волной (аналог девятого вала) а затем, когда длина волны становилась больше глубины жидкости, возникают несколько уединенных волн, взаимодействие между которыми приводит к появлению одной уединенной волны.
Показать АннотациюВ работе проводится исследование влияния внешнего гармонического сигнала на генерацию в низковольтном виркаторе, с источником электронов в виде магнетронно-инжекторной пушки. Показано, что в системе наблюдается явление классической синхронизации в распределённой электронно-волновой системе, а также показана возможность увеличения мощности выходного сигнала виркатора при изменении частоты внешнего сигнала.
Показать АннотациюВ работе исследованы процессы синхронизации и образования структурных паттернов в многослойной сети динамических элементов, взаимодействие между которыми в пределах слоя происходит согласно принципам аддитивности и гомеостаза, тогда как слои конкурируют между собой за оптимальную топологию.
Показать АннотациюВ настоящей работе описывается подход к анализу устойчивости режима транспорта заряда в полупроводниковой сверхрешетке, основанный на рассмотрении динамики набора малых возмущений неоднородного в пространстве распределения напряженности электрического поля. Обнаружено, что обращение в ноль действительной части коэффициента, характеризующего распространение рассматриваемого возмущения, свидетельствует о развитии пространственно-временной неустойчивости. При этом, значение мнимой части, определяющее частоту колебаний данного возмущения, в момент развития неустойчивости соответствует частоте колебаний напряжения в системе. Применение предложенной методики позволяет учесть свойства инжектирующего контакта на устойчивость стационарного распределения напряженности электрического поля. Обнаружено, что уменьшение дифференциальной проводимости контакта позволяет при определенных значениях приложенного напряжения стабилизировать распределение поля в системе.
Показать АннотациюИзучены процессы кластеризации в многослойных социальных сетях коллабораций и профессионального взаимодействия, выявлены основные принципы, отвечающие за взаимосвязь топологии и динамических характеристик в подобных сетях.
Показать АннотациюВ работе представлены результаты апробации методики количественного определения 2H с помощью ЯМР спектроскопии с применением лантаноидного сдвигающего реагента, добавляемого в зонд в качестве внешнего ЯМР стандарта, относительно которого проводится измерение. В ходе проведенных исследований было подтверждено, что наиболее подходящим химическим соединением для создания эталонного образца является трифторметансульфонат европия (III). Установлено, что наиболее высокое содержание дейтерия было в соке аргентинской груши (144.6±2.3 ppm), наименьшая концентрация дейтерия отмечена у соков из картофеля российского и египетского производства (≈100 ppm).
Показать АннотациюПредложен метод построения низкоуровневой квантовой системы для одномерной спиновой решетки, состоящей из N частиц с одинаковым расстоянием между соседними частицами. В модели Бернаскони задача построения простейшей квантовой системы в виде одномерной модели Изинга сводится к задаче построения бинарных последовательностей с наименьшей энергией боковых лепестков. В данной работе приводится эффективный в вычислительном плане метод исчерпывающего поиска бинарных последовательностей с низким уровнем боковых лепестков. Синтезированы и представлены примеры низкоуровневых одномерных спиновых решеток рекордных длин N > 80.
Показать АннотациюПредложен численный итерационный алгоритм построения многофазных последовательностей больших длин с низким уровнем боковых лепестков апериодической автокорреляционной функции (ААКФ). Представлен пример построения многофазных последовательностей длин N = 512 с максимальным уровнем боковых лепестков ААКФ PSL = 1.763. Многофазные последовательности с низким уровнем боковых лепестков ААКФ широко используются в качестве модулирующих сигналов в радиолокационных системах различного назначения. Низкий уровень боковых лепестков обеспечивает обнаружение целей с низкой эффективной площадью рассеяния (ЭПР) на фоне целей с высокой ЭПР.
Показать АннотациюИсследована коллективная динамика наноразмерных гетероструктур полупроводниковых сверхрешеток, связанных адаптивной связью, в качестве которой выступает внешний резонансный контур. Показано, что взаимодействие исследуемых активных сред через резонансный контур приводит к возникновению широких областей хаотической динамики и широкополосной генерации.
Показать АннотациюРассмотрен вопрос расчета устойчивых резонаторов твердотельных лазеров, формирующих гауссов пучок с изменяемыми пространственными параметрами (диаметр перетяжки, параметр конфокальности, угловая расходимость) при неизменности энергетических параметров излучения. Приведена схема оптической системы резонатора твердотельного лазера для решения этой задачи. Методом лучевого пакета и в рамках скалярной теории дифракции рассмотрена задача расчета характеристик лазерного пучка, формируемого линейными резонаторами произвольной конфигурации, при учете аберраций его элементов. Приведены результаты моделирования схемы зеркально-линзового резонатора для изменения пространственных параметров выходного пучка методом лучевого пакета. Для устойчивых резонаторов получены приближенные аналитические выражения, позволяющие рассчитать распределение комплексной амплитуды поля на зеркалах и в произвольном поперечном сечении резонатора, пространственные параметры формируемого пучка и частотный спектр излучения для прямоугольной и круглой формы апертуры зеркал. Выявлены конфигурации резонаторов, в которых аберрации формы поверхности зеркал существенно влияют на искажения формируемого лазерного пучка.
Показать АннотациюРассмотрены особенности функционирования оптических систем технологического оборудования на базе мощных волоконных лазеров. Экспериментальные результаты показали, что распределение плотности мощности лазерного излучения и распределение температуры на оптическом элементе лазерной головки имеют один и тот же характер и могут быть аппроксимированы функцией Гаусса. Приведены результаты экспериментальных исследований нагрева оптических элементов из высокочистого кварцевого стекла российского производства марки КС-4В при формировании излучения мощного волоконного лазера непрерывного режима. Определена максимальная температура нагрева оптических элементов при различных плотностях мощности лазерного излучения. Приведены выражения для анализа термооптических искажений пучка на выходе оптической системы лазерного оборудования для технологических процессов обработки материалов. Анализ рассчитанных оптических систем показал, что из-за нагрева линз из кварцевого стекла под действием мощного лазерного излучения выходная перетяжка смещается ближе к защитному стеклу, а её диаметр практически не изменяется. Проведенные исследования показывают необходимость учета нагрева линз при проектировании лазерной оптики для современного технологического оборудования на базе мощных волоконных лазеров.
Показать АннотациюПредлагаются Физические Принципы Настройки (ФПН) Аппаратных Функций (АФ) приборов по размерам областей определения АФ рО. Выбираются такие размеры области определения АФ рО, чтобы ее обратная разрешающая функция рR=рО-1 на выбранной дискретной области имела минимальную норму. В методе ФПН АФ приборов результат обратим, нет "априорной гладкости решений" с остаточной ошибкой, как в методе регуляризации. Применение метода ФПН демонстрируется на примере решения задачи о сверхразрешении радиоизображения Солнца в сравнении с результатом, полученным методом регуляризации.
Показать Аннотацию