Розглянуто основні результати гіперзвукових досліджень квантових резонансних явищ у діелектричних та напівпровідникових кристалах з домішковими парамагнітними центрами, отримані в ІРЕ НАНУ. Основну увагу приділено акустичному парамагнітному резонансу (АПР) на гіперзвукових хвилях. Показано, як на основі досліджень цього ефекту було створено новий ефективний метод гіперзвукової АПР-спектроскопії, який дозволяє одержувати прямі та точні відомості про структуру енергетичного спектра та електрон-фононну взаємодію домішкових парамагнітних центрів у діелектричних та напівпровідникових кристалах. Описано квантові ефекти фазерної генерації когерентних фононів та генерації мікрохвильових фотонів лазерного типу в інтенсивному полі штучних гіперзвукових резонансних фононів, що їх вивчено методом гіперзвукової АПР-спектроскопії. Запропоновано метод дослідження квантових ефектів у твердих тілах за допомогою довгоживучих штучних гіперзвукових фононів, які виникають в умовах акустичної стохастичної нестійкості.

Спонтанне розщеплення мікрохвильових фононних мод індукованого випромінювання спостерігалося у твердотільному резонаторі автономного акустичного квантового генератора (фазера). Виявлено співіснування регулярних і хаотичних структур (СРХС) у активному середовищі фазера на великій кількості вузьких інтервалів розстроювання системи за статичного магнітного поля. Запропоновано механізм виникнення тонкої структури на основі моделі перенормування спектрів індукованого випромінювання. Числові експерименти з дослідження СРХС на модельній системі взаємозв'язаних бістабільних комірок (виконані за допомогою дискретних 2D-відображень) демонструють повністю детерміновану природу явища СРХС.

Методом комп'ютерного моделювання досліджено конкуренцію самоорганізованих обертових спіральних автохвиль (ОСА) у нерівноважній дисипативній системі, яка має властивості збуджуваності та двоканальний механізм дифузії збуджень. Система складається із локально взаємодіючих активних центрів (АЦ), що мають властивості близькі до властивостей АЦ у фазері (мікрохвильовому фононному лазері). У разі слабкої конкуренції ОСА спостерігається їх динамічна стабілізація та співіснування ОСА з різними топологічними зарядами. У випадку сильно конкуруючих ОСА виявлено самоіндуковане обернення знаку топологічного заряду та встановлено механізм цього нелінійного явища. Висвітлено перспективи дослідження ОСА у нерівноважних дисипативных системах зі збуджуваними трирівневими АЦ.

Методом компьютерного моделирования исследована конкуренция самоорганизованных вращающихся спиральных автоволн (ВСА) в неравновесной диссипативной системе, обладающей возбудимостью и двухканальным механизмом диффузии возбуждений. Система состоит из локально взаимодействующих активных центров (АЦ), свойства которых близки к свойствам АЦ в фазере (микроволновом фононном лазере). При слабой конкуренции ВСА наблюдается динамическая стабилизация и сосуществование ВСА с различными топологическими зарядами. Для случая сильно конкурирующих ВСА обнаружено самоиндуцированное обращение знака топологического заряда и установлен механизм этого нелинейного явления. Освещены перспективы исследования ВСА в неравновесных диссипативных системах с возбудимыми трехуровневыми АЦ.

Competition of self-organized rotating spiral autowaves (RSA) is computationally studied in a nonequilibrium dissipative system possessing excitability and the two-channel diffusion of excitations. Such the system consists of locally interacting three-level active centers (AC) having properties close to ones for AC in the phaser (microwave phonon laser). Dynamical stabilization and coexistence of RSA with different topological charges were observed under conditions of their weak competition. A phenomenon of self-induced reversing of the sign of topological charge was revealed for the case of strongly competing RSA; the mechanism of this nonlinear phenomenon is found. Perspectives of investigations of RSA in nonequilibrium dissipative systems with excitable three-level AC are discussed.

Індекс рубрикатора НБУВ: В371.331

Рубрики:

Фонони

Шифр НБУВ: Ж26988 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Досліджено мікрохвильове фононне індуковане випромінювання (ІВ) в твердотільному резонаторі неавтономного акустичного квантового генератора (фазера). Спостережено утворення гілок і довготермінову рефрактерність (відсутність реакції на зовнішні імпульси) у детермінованих хаотичних та регулярних процесах ІВ в експериментах зі слабкою та сильною накачкою. Яскраво виражене зростання кількості незалежно співіснуючих станів ІВ за підвищення рівня накачки, що спостерігалося у фізичних і комп'ютерних експериментах, підтверджує аналітичні оцінки густини утворення гілок у фазовому просторі. Природа рефрактерності імпульсів ІВ тісно пов'язана з цим утворенням гілок і відображає кризи дивних атракторів, тобто їх зіткнення з нестійкими періодичними компонентами вищележачих гілок.

Індекс рубрикатора НБУВ: В371.331

Рубрики:

Фонони

Шифр НБУВ: Ж69398 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: З86-53-048

Рубрики:

Квантова електроніка (радіофізика, радіотехніка)

Шифр НБУВ: Ж26988 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Рассмотрено компьютерное моделирование эволюции мезоскопических диссипативных структур (ДС), возникающих в трехуровневых возбудимых системах фазерного типа. Основное внимание уделено изучению вращающихся спиральных автоволн (ВСА), в том числе устойчивых ВСА с кратными топологическими зарядами. В компьютерных экспериментах обнаружены и детально изучены размерные эффекты для таких ВСА. Продемонстрирована гиперчувствительность к начальным условиям для мультистабильной возбудимой системы, имеющей пространственные аттракторы в форме ВСА с различными высшими топологическими зарядами. Впервые выполнено моделирование эффекта пространственного сосуществования регулярных и нерегулярных ДС при медленных переходных процессах в возбудимой среде (подобный эффект наблюдался ранее в реальных экспериментах на рубиновом фазере).

Описаны акустические резонансные явления в твердых телах при низких температурах. Исследован впервые обнаруженный в Институте радиофизики и электроники (ИРЭ) НАНУ акустический парамагнитный резонанс (АПР) в диэлектрических и полупроводниковых кристаллах с примесными парамагнитными центрами, что привело к появлению нового направления в радиоспектроскопии твердого тела - гиперзвуковой АПР спектроскопии парамагнитных центров в кристаллах. Рассмотрен АПР парамагнитных центров со слабым и сильным электрон-фононным взаимодействием. Приведены результаты АПР исследования динамического эффекта Яна - Теллера для центров с орбитальным вырождением основного электронного состояния. Рассмотрен АПР активных парамагнитных центров с инвертированной населенностью уровней. Описаны фазерные явления квантового усиления и генерации гиперзвука в парамагнитных кристаллах, магнитоакустические резонансы в металлах на высокочастотных ультразвуковых волнах, а также впервые обнаруженный в ИРЭ НАНУ эффект гигантских квантовых осцилляций поглощения ультразвука в висмуте.

Исследованы компьютерные самоорганизованные автоволновые движения в ограниченных неравновесных системах возбудимого типа, к которым принадлежат, в частности, фазеры с парамагнитными активными центрами (АЦ). Особенностью микроскопических взаимодействий между такими АЦ является наличие не только локальной активации, но и локального ингибирования возбуждений (ЛИВ), что существенно влияет на механизм самоорганизации автоволн. Внимание уделено изучению вращающихся спиральных автоволн (ВСА) с учетом каналов ЛИВ. Показано, что при наличии ЛИВ ревербераторные ВСА (содержащие динамические ядра) доминируют, разрушая винеровские ВСА (содержащие статические ядра). Обнаружен эффект регенерации ревербераторных ВСА, проявляющийся в форме нелинейного "отражения" ВСА от поглощающей границы среды. Найдены условия, при которых регенерация ВСА сопровождается самоиндуцированным обращением знака топологического заряда ВСА. Впервые наблюдался скользящий режим движения ядра ВСА вдоль границы активной среды. Обсуждены возможные механизмы этих явлений, обусловленные ролью ЛИВ в процессах самоорганизации ВСА.