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

Abstract

The results of calculating the «response» of a space maser to a short video signal are presented. Approximate analytical estimates within the framework of the «Gaussian» approximation, suitable for an arbitrary space maser, are given. A numerical calculation was also carried out using experimental data available in the literature on the emission spectrum of a specific OH maser source associated with the infrared star NML Cygnus. The estimation of both the gain factor of the video signal by the given maser in terms of maximum instantaneous intensity and the gain factor of the video signal in terms of energy is obtained. It is shown that under certain conditions, both gain factors can be significant. Thus, the gain of the video signal in terms of instantaneous intensity can reach 30 Db. The energy gain of the video signal can reach 80 dB. The studied effects may be of interest when receiving weak cosmic video signals of both natural (holomorphic signals) and artificial (piecewise holomorphic signals) origin.

• video signal
• Space maser
• holomorphic signal
• piecewise holomorphic signal
• information transmission
• signals of extraterrestrial civilizations

Аннотация (на русском)

О распространении видеосигнала через мазерный источник OH, связанный с инфракрасной звездой NML Лебедя

Представлены результаты расчета «отклика» космического мазера на короткий видеосигнал. Приведены приближенные аналитические оценки в рамках «гауссова» приближения, пригодные для произвольного космического мазера. Также проведен численный расчет с использованием имеющихся в литературе экспериментальных данных о спектре излучения конкретного мазерного источника OH, связанного с инфракрасной звездой NML Лебедя. Получена оценка как коэффициента усиления данным мазером видеосигнала по максимальной мгновенной интенсивности, так и коэффициента усиления видеосигнала по энергии. Показано, что при определенных условиях и тот, и другой коэффициент усиления может быть значителен. Так, коэффициент усиления видеосигнала по мгновенной интенсивности может достигать 30 Дб. Коэффициент усиления видеосигнала по энергии может достигать 80 Дб. Изученные эффекты могут представлять интерес при приеме слабых космических видеосигналов как естественного (голоморфные сигналы), так и искусственного (кусочно-голоморфные сигналы) происхождения.

For citation

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. О распространении кусочно-голоморфного сигнала через мазерный источник OH, связанный с инфракрасной звездой NML Лебедя. // Журнал радиоэлектроники. - 2025. -№ 3. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.3.2
7. 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
8. Абрамовиц М. и др. Справочник по специальным функциям. - 1979.
9. Бухман Н. С. Об искажении переднего фронта сигнала без несущей //Радиотехника и электроника. - 2016. - Т. 61. - №. 12. - С. 1148-1158. https://doi.org/10.7868/S0033849416120056
10. Виноградова М.Б., Руденко О.В., Сухоруков А.П. Теория волн. - 1979.
11. Вайнштейн Л.А. Распространение импульсов //Успехи физических наук. - 1976. - Т. 118. - №. 2. - С. 339-367. https://doi.org/10.3367/UFNr.0118.197602h.0339
12. Macke B., Ségard B. Optical precursors with self-induced transparency //Physical Review A-Atomic, Molecular, and Optical Physics. - 2010. - Т. 81. - №. 1. - С. 015803.
13. Macke B., Ségard B. Optical precursors in transparent media //Physical Review A-Atomic, Molecular, and Optical Physics. - 2009. - Т. 80. - №. 1. - С. 011803.
14. Boyd and R.W., Gauthier D.J. " Slow''and" fasf'light // Progress in Optics. - 2002. - V. 43. - P. 497.
15. 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
16. Sommerfeld A. Über die Fortpflanzung des Lichtes in dispergierenden Medien //Annalen der Physik. - 1914. - Т. 349. - №. 10. - С. 177-202.
17. Brillouin L. Über die Fortpflanzung des Lichtes in dispergierenden Medien //Annalen der Physik. - 1914. - Т. 349. - №. 10. - С. 203-240.
18. 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
19. 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
20. 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
21. 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