Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2025, № 3 · RADIO WAVE PROPAGATION

On the propagation of a radio signal through the OH maser source associated with the infrared star NML Cygnus

N.S. Bukhman1

1 Samara State Technical University, Samara, Russia
Full text DOI: 10.30898/1684-1719.2025.3.3 UDC 537.876 EDN FKWVZH

Abstract

Using the experimental data available in the literature on the emission spectrum of the OH maser source associated with the infrared star NML Cygnus, the calculation of the «response» of this particular maser to a piecewise holomorphic (=artificial) signal, the frequency of which dif-fers significantly (by several orders of magnitude) from the maser gain frequency, was carried out. The estimation of both the gain coefficient of the piecewise holonomic signal by maximum intensity and the gain coefficient by energy is obtained by this maser. It is shown that both gain factors can be significant, especially for «low-frequency» signals whose carrier frequency is lower than the maser gain frequency. The time dependence of the maser «response signal» is calculated, which does not depend on the parameters of the initial piecewise holomorphic signal. This may be useful in the experimental search for the «response signal» of a given maser.

  • radio signal
  • Space maser
  • holomorphic signal
  • piecewise holomorphic signal
  • information transmission
  • signals of extraterrestrial civilizations
Аннотация (на русском)

О распространении кусочно-голоморфного сигнала через мазерный источник OH, связанный с инфракрасной звездой NML Лебедях

С использованием имеющихся в литературе экспериментальных данных о спектре излучения мазерного источника OH, связанного с инфракрасной звездой NML Лебедя, проведен расчет «отклика» данного конкретного мазера на кусочно-голоморфный (= искусственный) сигнал, частота которого существенно (на несколько порядков) отличается от частоты усиления мазера. Получена оценка как коэффициента усиления данным мазером кусочно-голоморфного сигнала по максимальной интенсивности, так и коэффициента усиления по энергии. Показано, что и тот, и другой коэффициент усиления может быть значителен, особенно для «низкочастотных» сигналов, частота несущей которых ниже частоты усиления мазера. Рассчитана временная зависимость «сигнала отклика» мазера, не зависящая от параметров исходного кусочно-голоморфного сигнала. Это может оказаться полезным при экспериментальном поиске «сигнала отклика» данного мазера.

For citation

Bukhman N.S. On the propagation of a radio signal through the OH maser source associated with the infrared star NML Cygnus // Journal of Radio Electronics. – 2025. – No. 3. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.3.3

References

  1. Стрельницкий В.С. Космические мазеры //Успехи физических наук. - 1974. - Т. 113. - №. 7. - С. 463-502. https://doi.org/10.3367/UFNr.0113.197407c.0463
  2. Таунс Ч.Х. Космические мазеры и лазеры //Квантовая электроника. - 1997. - Т. 24. - №. 12. - С. 1063-1066.
  3. Варшалович Д.А. Мазерный эффект в космосе // Физика космоса: Маленькая энциклопедия / Под ред. Р. А. Сюняева, Ю. Н. Дрожжина-Лабинского, Я. Б. Зельдовича и др. - 2-е изд. - М.: Советская энциклопедия, 1986. - С. 376-378.
  4. Дикинсон Д. Космические мазеры //Успехи физических наук. - 1979. - Т. 128. - №. 6. - С. 345-362.
  5. Бухман Н.С. О распространении кусочно-голоморфных сигналов через космический мазер. // Журнал радиоэлектроники. - 2024. - №. 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.11.25
  6. Бухман Н.С. Об искажении волнового пакета при его распространении в усиливающей среде //Квантовая электроника. - 2004. - Т. 34. - №. 4. - С. 299-306.
  7. Бухман Н.С. О нормализации наблюдаемой формы спектральной линии усиления с ростом оптической толщины слоя вещества //Квантовая электроника. - 2000. - Т. 30. - №. 9. - С. 799-802.
  8. 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. https://doi.org/10.7868/S0033849415030080
  9. Виноградова М.Б., Руденко О.В., Сухоруков А.П. Теория волн. - 1979.
  10. Вайнштейн Л.А. Распространение импульсов //Успехи физических наук. - 1976. - Т. 118. - №. 2. - С. 339-367. https://doi.org/10.3367/UFNr.0118.197602h.0339
  11. Wang L.J., Kuzmich A., Dogariu A. Gain-assisted superluminal light propagation //Nature. - 2000. - Т. 406. - №. 6793. - С. 277-279. https://doi.org/10.1038/35018520
  12. Talukder M.A. I., Amagishi Y., Tomita M. Superluminal to subluminal transition in the pulse propagation in a resonantly absorbing medium //Physical Review Letters. - 2001. - Т. 86. - №. 16. - С. 3546. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.86.3546
  13. Dogariu A., Kuzmich A., Wang L.J. Transparent anomalous dispersion and superluminal light-pulse propagation at a negative group velocity //Physical Review A. - 2001. - Т. 63. - №. 5. - С. 053806. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.63.053806
  14. 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. https://doi.org/10.1070/QE2002v032n07ABEH002249
  15. Macke B., Ségard B. Propagation of light-pulses at a negative group-velocity //The European Physical Journal D-Atomic, Molecular, Optical and Plasma Physics. - 2003. - Т. 23. - С. 125-141. https://doi.org/10.1140/epjd/e2003-00022-0
  16. Akulshin A.M. et al. Pulses of" fast light", the signal velocity, and giant Kerr nonlinearity //LASER PHYSICS-LAWRENCE-. - 2005. - Т. 15. - №. 9. - С. 1252.
  17. Золотовский И.О., Семенцов Д.И. Скорость максимума огибающей частотно-модулированного гауссова импульса в усиливающей нелинейной среде //Оптика и спектроскопия. - 2005. - Т. 99. - №. 1. - С. 89-92.
  18. Золотовский И.О., Семенцов Д.И. Скорость огибающей импульса в туннельно-связанных оптических волноводах с сильно различающимися параметрами //Оптика и спектроскопия. - 2006. - Т. 101. - №. 1. - С. 120-123. https://doi.org/10.1134/S0030400X06070204
  19. Macke B., Ségard B. From fast to slow light in a resonantly driven absorbing medium //Physical Review A-Atomic, Molecular, and Optical Physics. - 2010. - Т. 82. - №. 2. - С. 023816. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.82.023816
  20. Akulshin A.M., McLean R.J. Fast light in atomic media //Journal of Optics. - 2010. - Т. 12. - №. 10. - С. 104001. https://doi.org/10.1088/2040-8978/12/10/104001
  21. Малыкин Г.Б., Романец Е.А. Сверхсветовые движения (обзор) //Оптика и спектроскопия. - 2012. - Т. 112. - №. 6. - С. 993-993. https://doi.org/10.1134/S0030400X12040145
  22. Золотовский И.О., Минвалиев Р.Н., Семенцов Д.И. Динамика частотно-модулированных волновых пакетов в световодах с комплексными материальными параметрами //Успехи физических наук. - 2013. - Т. 183. - №. 12. - С. 1353-1365. https://doi.org/10.3367/UFNr.0183.201312e.1353
  23. Macke B., Ségard B. Simultaneous slow and fast light involving the Faraday effect //Physical Review A. - 2016. - Т. 94. - №. 4. - С. 043801. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.94.043801
  24. Macke B., Ségard B. Optical precursors with self-induced transparency //Physical Review A-Atomic, Molecular, and Optical Physics. - 2010. - Т. 81. - №. 1. - С. 015803.
  25. Macke B., Ségard B. Optical precursors in transparent media //Physical Review A-Atomic, Molecular, and Optical Physics. - 2009. - Т. 80. - №. 1. - С. 011803.
  26. Boyd and R.W., Gauthier D.J. " Slow''and" fasf'light // Progress in Optics. - 2002. - V. 43. - P. 497.
  27. Macke B., Ségard B. Simple asymptotic forms for Sommerfeld and Brillouin precursors //Physical Review A-Atomic, Molecular, and Optical Physics. - 2012. - Т. 86. - №. 1. - С. 013837. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.86.013837
  28. Ravelo B. Investigation on microwave negative group delay circuit //Electromagnetics. - 2011. - Т. 31. - №. 8. - С. 537-549. https://doi.org/10.1080/02726343.2011.621106
  29. Macke B., Ségard B. // Opt.Commun. 2008. V. 281. № 1. P. 12-17. https://doi.org/10.1016/j.optcom.2007.09.007
  30. Aaviksoo J., Kuhl J., Ploog K. Observation of optical precursors at pulse propagation in GaAs //Physical Review A. - 1991. - Т. 44. - №. 9. - С. R5353. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.44.R5353
  31. Österberg U., Andersson D., Lisak M. On precursor propagation in linear dielectrics //Optics communications. - 2007. - Т. 277. - №. 1. - С. 5-13. https://doi.org/10.1016/j.optcom.2007.04.050
  32. Tanaka H. et al. Propagation of optical pulses in a resonantly absorbing medium: Observation of negative velocity in Rb vapor //Physical Review A. - 2003. - Т. 68. - №. 5. - С. 053801. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.68.053801
  33. Du S. et al. Observation of optical precursors at the biphoton level //Optics letters. - 2008. - Т. 33. - №. 18. - С. 2149-2151. https://doi.org/10.1364/OL.33.002149
  34. Macke B., Ségard B. Brillouin precursors in Debye media //Physical Review A. - 2015. - Т. 91. - №. 5. - С. 053814. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.91.053814
  35. Macke B., Ségard B. On-resonance material fast light //Physical Review A. - 2018. - Т. 97. - №. 6. - С. 063830. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.80.011803
  36. 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