ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2024. №5

УДК: 537.876

О СВЯЗИ МЕЖДУ ОСЛАБЛЕНИЕМ И ВРЕМЕНЕМ
ЗАПАЗДЫВАНИЯ УЗКОПОЛОСНОГО СИГНАЛА
В ДИСПЕРГИРУЮЩЕЙ СРЕДЕ

Н.С. Бухман

Самарский государственный технический университет,
443100, Самара, ул. Молодогвардейская, д. 244

Статья поступила в редакцию 31 марта 2024 г.

Аннотация. Рассматривается 1D задача о распространении узкополосного сигнала в однородной диспергирующей среде. Показано, что существует прямая и непосредственная зависимость между дополнительным (к вакуумному) временем задержки сигнала и его ослаблением при распространении в поглощающей среде. Показано, что при дополнительном времени задержки свыше несколько десятков времен когерентности однородно-уширенных спектральных линий среды сигнал ослабевает на сотни децибел и потому практически исчезает. С другой стороны, при запаздывании сигнала меньше времени когерентности среды его поглощение невелико. Аналогичная ситуация возникает и в усиливающей (термодинамически-неравновесной) среде – разумеется, с заменой ослабления сигнала на его усиление и заменой задержки сигнала на его опережение. В качестве примера рассмотрено распространение узкополосного сигнала, несущая частота которого находится вне полосы усиления космического мазера. Показано, что в этом случае за счет большого времени жизни возбужденных состояний молекул межзвездного газа сигнал распространяется со сверхсветовой скоростью практически без изменения амплитуды, что является большой редкостью в задачах такого типа.

Ключевые слова: поглощение, дисперсия, групповая задержка, быстрый свет, космический мазер.

Автор для переписки: Бухман Николай Сергеевич, nik3142@yandex.ru

Литература

1. Виноградова М. Б., Руденко О. В., Сухоруков А. П. Теория волн. – 1979.

2. Вайнштейн Л. А. Распространение импульсов //Успехи физических наук. – 1976. – Т. 118. – №. 2. – С. 339-367.

3. Рабинович М. И., Трубецков Д. И. Введение в теорию колебаний и волн. – 1984.

4. Бухман Н. С., Куликова А. В. О характере дисперсии показателя преломления вблизи уединенной спектральной линии //Радиотехника и электроника. – 2015. – Т. 60. – №. 5. – С. 535-535.

5. Карлов Н.В. Лекции по квантовой электронике. – 1983.

6. Собельман И.И. Введение в теорию атомных спектров. – 1963.

7. Bukhman N., Kulikova A. On the Time Dependence of a Narrow-Band Signal in a Dispersive Medium Without Absorption Dispersion Far From the Emission Point //2022 IEEE 8th All-Russian Microwave Conference (RMC). – IEEE, 2022. – С. 326-329.

8. Бухман Н. С. О принципе причинности и сверхсветовых скоростях распространения сигналов //Радиотехника и электроника. – 2021. – Т. 66. – №. 3. – С. 209-225.

9. Бухман Н. С. Об искажении переднего фронта сигнала без несущей //Радиотехника и электроника. – 2016. – Т. 61. – №. 12. – С. 1148-1158.

10. Бухман Н. С. Об искажении волнового пакета при его распространении в усиливающей среде //Квантовая электроника. – 2004. – Т. 34. – №. 4. – С. 299-306.

11. Гинзбург В. Л. Распространение электромагнитных волн в плазме. – 1960.

12. Железняков В. В. Электромагнитные волны в космической плазме. – 1977.

13. Бетеров И. М., Лернер П. Б. Спонтанное и вынужденное излучение ридберговского атома в резонаторе //Успехи физических наук. – 1989. – Т. 159. – №. 12. – С. 665-712.

14. Рябцев И. И. и др. Спектроскопия холодных ридберговских атомов рубидия для применений в квантовой информатике //Успехи физических наук. – 2016. – Т. 186. – №. 2. – С. 206-219.

15. Таунс Ч. Х. Космические мазеры и лазеры //Квантовая электроника. – 1997. – Т. 24. – №. 12. – С. 1063-1066.

16. Стрельницкий В. С. Космические мазеры //Успехи физических наук. – 1974. – Т. 113. – №. 7. – С. 463-502.

17. Бухман Н. С. О скорости распространения волнового пакета в усиливающей среде //Квантовая электроника. – 2001. – Т. 31. – №. 9. – С. 774-780.

18. Акульшин А. М., Чиммино А., Опат Д. И. Отрицательная групповая скорость светового импульса в парах цезия //Квантовая электроника. – 2002. – Т. 32. – №. 7. – С. 567-569.

19. Малыкин Г. Б., Романец Е. А. Сверхсветовые движения (обзор) //Оптика и спектроскопия. – 2012. – Т. 112. – №. 6. – С. 993-993.

20. Akulshin A. M., McLean R. J. Fast light in atomic media //Journal of Optics. – 2010. – Т. 12. – №. 10. – С. 104001.

21. Macke B., Ségard B. Simultaneous slow and fast light involving the Faraday effect //Physical Review A. – 2016. – Т. 94. – №. 4. – С. 043801.

22. Macke B., Ségard B. On-resonance material fast light //Physical Review A. – 2018. – Т. 97. – №. 6. – С. 063830.

23. García T. T. Voigt profile fitting to quasar absorption lines: an analytic approximation to the Voigt–Hjerting function //Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. – 2006. – Т. 369. – №. 4. – С. 2025-2035.

Для цитирования:

Бухман Н.С. О связи между ослаблением и временем запаздывания узкополосного сигнала в диспергирующей среде. // Журнал радиоэлектроники. 2024. – № 5. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.5.12