Эффекты когерентного излучения классических и квантовых осцилляторов в широкополосных усилителях и импульсных генераторах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

Введение

1 Усиление излучения в процессе стохастического торможения релятивистского электронного потока в поле широкополосной некогерентной накачки

1.1 Введение. Дисперсия электронов, спектр накачки и КПД ЛСЭ.

1.2 Законы сохранения и диффузия электронов в квазилинейном приближении .-.

1.3 Анализ уравнений для сигнальной волны и функции распределения электронов. ; ' , Эффективная длина усиления

1.4 Повышение эффективности ЛСЭ. запитываемого сильноточным релятивистским пучком, при использовании неко- • герентной накачки

1.5 Сравнение эффективности усиления сигнала в случаях некогерентной и когерентной накачки

1.6 Выводы. Достоинства широкополосной стохастической накачки

2 Режим группового синхронизма в волноводных ЛСЭ, за-питываемых последовательностью коротких электронных сгустков

2.1 Введение. Конкуренция дисперсионного расплывания электромагнитного импульса и его локализации вблизи электронного сгустка

2.2 Уравнения возбуждения и характеристическое уравнение для мод в условиях группового и тактового синхронизма

2.3 Локализованная супермода и квазиоднородные моды резонатора

-■'■"".' 2.4 Влияние конечных длин электронного сгустка и резонатора на структуру основной моды и порог самовозбуждения

2.5 Нелинейная модификация профиля основной моды и свойства стационарной импульсной генерации. Сравнение с экспериментом

2.6 Выводы. О канализирующих свойствах электронных сгустков

3 Когерентное усиление ультракоротких импульсов в активированных световодах с доминирующим неоднородным уширеннием

3.1 Введение. Абсолютная и конвективная неустойчивости и ограничения на сверхизлучение в ансамбле двухуровневых осцилляторов

3.2 Условия когерентности процесса усиления в широкополосных световодах и особенности инициированного сверхизлучения

3.3 Основные представления о многоканальном когерентном усилении. Оценка числа доступных спектральных каналов

3.4 Качественный анализ изменения формы и спектра импульса на линейном и нелинейном этапах.

3.5 Эволюция двух последовательных импульсов в одном спектральном канале в условиях заданной начальной инверсии активных центров.

3.6 Эволюция и интерференция двух одновременных импульсов в соседних спектральных каналах.

Спектральная селекция.

3.7 Эволюция двух импульсов, разнесенных и по времени, и по частоте. Спектрально-временная селекция

3.8 Выводы. Сравнение с некогерентным усилением

4 Синхронная генерация встречных волн и сверхизлучение поляритонных мод двухуровневой среды в низкодобротном резонаторе Фабри-Перо

4.1 Введение. Влияние слабых отражений на коллективное спонтанное излучение ансамбля двухуровневых осцилляторов

4.2 Уравнения Максвелла-Блоха в интегральной и дифференциальной формах с учетом взаимодействия встречных волн. Дисперсия и инкременты поляритонных мод

4.3 Анализ брэгговского отражения на самосогласованной решетке инверсии населенностей двухуровневых осцилляторов

4.4 Основные свойства модового сверхизлучения. Одномодовый и многомодовый режимы;

4.5 Эффективный потенциал и нелинейное уравнение маятника для амплитуды угла Блоха. Одноимпульсный и ос-цилляторный режимы

4.6 Особенности сверхизлучения в низкодобротном резонаторе ■ и выбор его оптимальных параметров. Переход от суперлюминесценции волн непрерывного спектра к генерации поляритонных мод с ростом начальной инверсии

4.7 "Горячие" моды активного образца в отсутствие резонатора и эффекты слабых отражений на скачке комплексного показателя преломления инвертированной среды

4.8 Выводы. Некоторые экспериментальные и численные подтверждения рассмотренных эффектов.

Поиск новых эффективных методов генерации и усиления когерентного электромагнитного излучения является одной из основных задач радиофизики. Следует отметить, что продолжительное время исследования генераторов и усилителей, использующих излучение потоков классических электронов, - таких как лампы бегущей и обратной волны, клистрон, магнетрон и т. д., развивались независимо от исследований по созданию квантовых генераторов и усилителей, включая пучковые молекулярные мазеры и твердотельные и газовые лазеры [1-3]. И только теоретический анализ мазеров на циклотронном резонансе [4-7] выявил глубокую физическую аналогию между источниками того и другого класса, показав, что в основе действия как классических, так и квантовых генераторов лежат по существу одни и те же механизмы индуцированного излучения и принципы организации обратной связи. Таким образом, были продемонстрированы плодотворность и универсальность радиофизического метода исследования подобных явлений.

Тем не менее особенности реализации механизмов индуцированного излучения неравновесных ансамблей классических электронов-осцилляторов и инвертированных ансамблей квантовых осцилляторов в различных конкретных ситуациях до сих пор представляют и, несомненно, еще долгое время будут представлять собой актуальные физические задачи. Ряд такого рода задач, связанных с коллективным поведением ансамбля осцилляторов и их когерентным излучением в новых схемах широкополосных усилителей и импульсных генераторов, и рассматривается в настоящей диссертации. При этом объединяющим началом проведенных исследований служит радиофизический подход к разработке теории усилителей и генераторов на основе различных активных сред и в различных диапазонах длин волн, который допускает эффективное использование общих колебательно-волновых представлений.

В целом, источники электромагнитных колебаний, основанные на ин

Аудированном излучении ансамблей классических и квантовых осцилляторов, в настоящее время перекрывают весьма широкий диапазон длин волн, простирающийся от микроволнового до мягкого рентгеновского излучения [3,8-11]. При этом наиболее широкодиапазонными, "всеволновыми" являются лазеры на свободных электронах (ЛСЭ), т. е. источники, основанные на вынужденном ондуляторном излучении и близком к нему по физической природе вынужденном рассеянии волн [8,12-15]. Возможности ЛСЭ представляются далеко не исчерпанными реализованными экспериментальными образцами и постоянно идет поиск новых идей, к числу которых относятся ЛСЭ без инверсии [16], сверхизлу-чающие ЛСЭ [17-20], ЛСЭ с двумерной распределенной обратной связью [21], ЛСЭ-генераторы сжатых состояний [22] и т. д. К этому ряду можно отнести и рассмотренный в Данной работе ЛСЭ с некогерентной стохастической накачкой.

В то же время не ослабевает интерес к исследованию и практическому применению традиционных (квантовых) мазеров и лазеров, в частности, к освоению с низкодобротными резонаторами и импульсных: режимов с экстремально короткой длительностью отдельных пакетов генерируемых волн [3,23-27]. Наконец, актуальной остается разработка новых широкополосных схем усиления и спектрально-временной обработки различных оптических сигналов с сохранением их когерентных свойств. В этом плане представляются перспективными волоконно-оптические системы, включающие активированные участки световодов в качестве усилительных элементов [28-33]. Во всех подобных задачах важным физическим фактором являются коллективные эффекты в поведении ансамбля элементарных излучателей (осцилляторов), взаимодействующих с самосогласованным полем генерируемого или усиливаемого излучения.

В данном отношении несомненный интерес представляют процессы сверхизлучения, т. е. коллективного спонтанного излучения, ансамблей возбужденных осцилляторов, позволяющие, как показано экспериментально [34-40], генерировать мощные ультракороткие электромагнитные импульсы в диапазонах от микроволнового до оптического. Естественно, если в микроволновом диапазоне исследуется сверхизлучение классических осцилляторов, характеризуемых квазиэквидистантной системой энергетических уровней [24,41-48], то в оптическом диапазоне традиционно, начиная с работы Дике [49], подобные процессы сверхизлучения ассоциируются с ансамблями инвертированных двухуровневых (квантовых) осцилляторов [1,50-52]. В указанной проблеме особое место занимает. сверхизлучение активных образцов, помещенных в низкодобротные■ •резонаторы или полностью открытых, нб формирующих модовый состав . излучения в значительной степени за счет неоднородного распределения диэлектрической проницаемости самой активной среды [52-56]. Важно подчеркнуть, что аналогичная проблема формирования импульсов излучения, его модового состава, а также поперечной структуры за счет неоднородного распределения восприимчивости движущихся электронных сгустков или поперечно ограниченных пучков рассматривается и в физике ЛСЭ [8,41,57-60].

Основной целью настоящей диссертации является теоретический анализ ряда новых высокоэффективных механизмов усиления и генерации когерентного излучения ансамблями классических и квантовых осцилляторов, реализация которых может позволить получить излучение с уникальными параметрами либо повысить эффективность использования известных ранее схем. .

Конкретные цели диссертационной работы могут быть сформулированы следующим образом.

1. Исследование усиления монохроматического (узкополосного) излучения в процессе комптоновского рассеяния электронами некогерентной волны накачки, обеспечивающей стохастическое торможение релятивистского потока электронов в схемах, применяемых в ЛСЭ.

2. Исследование переходной стадии и стационарного режима импульсной генерации волноводного ЛСЭ, запитываемого периодической последовательностью электронных сгустков в условиях тактового и группового синхронизмов.

3. Анализ когерентного усиления ультракоротких импульсов и многоканальной спектральной обработки сигналов в световодах с большой концентрацией активных центров и доминирующим неоднородным уширением линии.

4. Изучение коллективного спонтанного излучения протяженного ансамбля двухуровневых осцилляторов в низкодобротном резонаторе Фабри-Перо.

Научная новизна выполненных исследований, соответственно, состоит следующем.

1. Построена квазилинейная теория ЛСЭ с некогерентной многочастотной накачкой. Определена эффективность энергообмена электронов с усиливаемой монохроматической волной и показана ее малая критичность к дисперсии параметров электронных пучков, что делает перспективным использование подобной накачки при запит-ке ЛСЭ сильноточными релятивистскими электронными пучками (РЭП), обладающими значительным разбросом параметров. Показана возможность использования аналогичного механизма повышения КПД в ЛСЭ со стохастическими ондуляторами.

2. На основе параболического уравнения для описания эволюции амплитуды электромагнитного импульса, построена теория волновод-ных ЛСЭ, запитываемых последовательностью коротких электронных сгустков в условиях тактового и группового синхронизмов. Выяснено, что стационарный режим генерации в таких условиях реализуется в результате баланса между дисперсионным расплывани-ем электромагнитного импульса и локализацией излучения вблизи сгустка, обусловленной электронной восприимчивостью.

3. Определены условия,при которых существует специальный режим когерентного усиления ультракоротких импульсов в активированных неоднородно уширенных световодах, допускающий эффективную спектральную и временную обработку многоимпульсных оптических сигналов/Указаны его преимущества по отношению к режиму некогерентного усиления и оценено максимальное число независимых спектральных каналов. Проведено также сравнение с режимом инициированного сверхизлучения. Показано, что аналогичные режимы когерентного усиления могут быть реализованы в любых инвертированных двухуровневых средах с доминирующим неоднородным уширением спектральной линии и достаточно высокой плотностью квантовых осцилляторов.

4. Разработана аналитическая теория сверхизлучения поляритонных мод, создаваемого ансамблем инвертированных двухуровневых осцилляторов в низкодобротном резонаторе Фабри-Перо. Рассчитаны основные характеристики одно- и многомодового сверхизлучения и указаны условия, при которых оно является либо одноимпульсным, ■: либо осиилляторным. Определены ^особенности -резкого изменения -интенсивности спонтанного излучения с ростом мощности накачки, обусловленные сменой режима некогерентной .суперлюшнесценции волн непрерывного спектра режимом когерентной генерации поля-ритонных мод. Развита теория сверхизлучения, обусловленного возбуждением горячих мод в полностью открытом образце инвертированной среды с резкими границами. Установлено, что в достаточно коротких образцах этот эффект может обеспечивать определенную корреляцию параметров импульсов, высвечиваемых из образца в противоположных направлениях.

Подчеркнем, что в совокупности проведенные исследования основываются на классических "радиофизических" представлениях о колебательно-волновых процессах в активных средах, развитии различных неустой-чивостей в таких средах (в том числе при наличии низкодобротный резонаторов), коллективных явлениях при линейном и нелинейном взаимодействии волн и частиц и т. п. В этой связи применяемые методы исследования являются по существу тоже радиофизическими, типичными для связанных колебательно-волновых систем. Вместе с тем изучаемые физические системы взяты из специальных областей классической и квантовой электроники, а следовательно, имеют конкретные физические приложения, которые также затрагиваются в диссертации.

Ввиду сложности изучаемых процессов в диссертации наряду с аналитическими расчетами широко используются методы численного моделирования. Эти методы позволяют определить оптимальные условия и предельные возможности работы рассмотренных усилителей и генераторов, а также подтвердить корректность приближений, сделанных в аналитических расчетах.

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения.

Основные результаты диссертации и положения, выносимые на защиту:

1. Предложено использовать некогерентную многоволновую накачку или случайно-переменные магнитостатические поля (стохастические ондуляторы) для повышения эффективности трансформации энергии в лазерах на свободных электронах, основанных на вынужденном рассеянии волн и вынужденном ондуляторном излучении релятивистских электронных пучков. В рамках квазилинейного приближения показано, что при монохроматической сигнальной волне эффективность энергообмена растет пропорционально ширине спектра накачки за счет обогащения спектра синхронных с электронным пучком комбинационных волн и действия механизма стохастического торможения частиц. В то же время энергообмен практически не зависит от дисперсии параметров пучка, что делает перспективным использование рассмотренного метода для повышения эффективности ЛСЭ, запитываемых сильноточными пучками электронов со значительным энергетическим разбросом.

2. На основе параболического уравнения для описания эволюции амплитуды электромагнитного импульса построена теория волноводных ЛСЭ, запитываемых последовательностью коротких электронных сгустков. Предполагаются выполненными условия тактового и группового синхронизмов, при которых частота следования электронных сгустков совпадает с периодом обращения электромагнитного импульса по резонатору, а групповая скорость импульса равна поступательной скорости частиц. Показано, что реализация стационарного режима импульсной генерации в таких условиях является следствием баланса между эффектами дисперсионного расплывания электромагнитного импульса и эффектами канализации излучения, обусловленной скачкообразным изменением электронной восприимчивости на границах сгустка. Найдены условия самовозбуждения и характеристики стационарного режима генерации, которые хорошо согласуются с экспериментальными данными.

3. Исследованы особенности когерентного усиления и взаимодействия ультракоротких (пико^ и субпикосекундиых) импульсов в активированных волоконных световодах с доминирующим неоднородным уширени-ем инвертированной линии. Показана возможность спектральной и временной селекции многоимпульсных оптических сигналов и оценено число независимых спектральных каналов. Изучена динамика когерентного усиления на линейной и нелинейной стадиях и проведено сравнение с режимом некогерентного усиления. Указаны также способы осуществления спектрально ограниченного инициированного сверхизлучения в световодах с большой плотностью активных центров, основанные на разрежении спектра мод и/или селективной инверсии неоднородно уширенной линии.

4. Установлены закономерности резкого изменения интенсивности спонтанного излучения при переходе от суперлюминесценции волн непрерывного спектра к генерации дискретных поляритонных мод с ростом начальной инверсии двухуровневой среды в низкодобротном резонаторе. Для полностью открытого цилиндрического образца с числом Френеля порядка единицы и резкими границами начальной инверсии найдены условия, при которых сверхизлучение, связанное с возбуждением "горячих" мод, преобладает над однонаправленным сверхизлучением и обеспечивает корреляцию между импульсами, высвечиваемыми из противоположных торцов образца. Данный эффект наряду с самосогласованным брэгговским переотражением волн на нелинейной решетке восприимчивости инвертированной среды позволяет объяснить синхронное излучение импульсов из противоположных торцов достаточно коротких образцов даже в отсутствие отражений от матрицы активной среды.

5. Разработана аналитическая теория коллективного спонтанного излучения в режиме поляритонных мод для ансамбля двухуровневых осцилляторов, помещенных в низкодобротный резонатор Фабри-Перо. Определены структура и инкременты мод, вовлеченных в излучательную неустойчивость, и выяснен закон движения фронта разгрузки инверсии среды, ответственного за формирование профиля импульса сверхизлучения на нелинейной стадии процесса. Дано описание различных режимов генерации импульсного излучения (одномодового и многомодового, одноимпульсного и осцилляторного) и вычислены его основные характеристики. В частности, найдены оптимальные длина резонатора и коэффициенты отражения его зеркал, отвечающие максимальной интенсивности и минимальной длительности модового сверхизлучения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Вайнштейн Л.А., Солнцев В.А. Лекции по сверхвысокочастотной электронике. М.: Советское радио, 1973. 499 с.

2. Звелто О. Принципы лазеров. М.: Мир, 1990. - 440 с.

3. Гапонов А.В., Петелин М.И., Юлпатов В.К. Индуцированное излучение возбужденных классических осцилляторов и его использование в высокочастотной электронике // Изв. вузов. Радиофизика. -1967. Т.10,№9-10. - С.1414-1453.

4. Релятивистская высокочастотная электроника: Сб. науч. тр. Вып.1 /Под ред. А.В .Гапонова-Грехова. Горький: ИПФ АН СССР, 1979. -243 с.

5. Borenstein М., Lamb W.E. Classical Laser // Phys. Rev. A. 1972. -V.3,N.3. - P.1298-1311.

6. Андронов А.А. В кн.: Полупроводниковые лазеры на циклотронном резонансе. Горький: ИПФ АН, 1986. С.7-26-72.

7. Roberson C.W., Sprangle P. A review of free electron lasers // Phys. Fluids. 1989. - V.l,N.l. - P.3-67.

8. Laser Handbook fed. by Colson VV. В., Pellegrini C. and Reniery A. -Amsterdam: North-Holland. 1990. - V.6. - 530 p.

9. Colson W.B. Short-wavelength free-electron lasers in 1997 // Nucl. Inst, к Meth. Phys. Res. A. 1998. - V.407. - P.26-29.

10. Ораевский A.H. Лазер // Физическая .энциклопедия /Гл.ред. А.М.Прохоров. М.: Сов.Эицикл., 1990. - Т.2. - С.546-552.

11. Chan Y.W., Tsu W.L. Theory of a free-electron laser amplifer // Journal of Modern Optics. 1987. - V.34,N.5. - P.619-632.

12. Chan Y.W., Tsu W.L. On the theory of a free-electron laser oscillator // Journal of Modern Optics. 1987. - V.34,N.12. - P.1577-1584.

13. Б ратман В. JI., Гинзбург Н. С., Петелин М. И. Нелинейная теория вынужденного рассеяния волн на релятивистских электронных .пучках// ЖЭТФ. 1979. - Т.76,вып.З. - С.930-943.

14. Marshal Т. С. Free-electron laser. New York: Macmillan, 1985. - 367p.

15. Artemiev A.I., Fedorov M.V., Rostovtsev Y.V., Kurizki G., Scully M.O. Free-Electron Laser without Inversion: Gain Optimization and Implementation Scheme // Phys.Rev.Lett. 2000. - V.85,N.21. -P.4510-4513.

16. Bonifacio R., Casagrande F. The superradiant regime of a free electron . laser // Nucl. Inst. & Meth. in Phys. Rev. A. 1985. - V.239. - P.36-42.

17. Cai S.Y., Bhattacharjee A. Ginzburg-Landau equation: A nonlinear model for the radiation field of a free-electron laser j j Phys. Rev. A. -1991. V.34,N.12. - P.6934-6937.

18. Piovella N. A hyperbolic secant solution for the superradiance in free electron lasers // Opt.Comm. 1991. - V.83,N.l-2. - P.92-96.

19. Tsui K.H. Superradiant free election laser with space charge field // Opt.Comm. 1992. - V.90. - P.283-286.

20. Гинзбург H.C., Песков Н.Ю., Сергеев А.С. Сверхмощные лазеры на свободных электронах с двумерной распределенной обратной связью // Физика плазмы.'- 1994. Т.20,№7-8. - С.627-637.

21. Кулагин В.В., Черепенин В.А. Генерация сжатых состояний при отражении света от системы свободных электронов // Письма в ЖЭТФ. 1996. - Т.63,вып.3. - С. 160-165.

22. Ахманов С. А., Выслоух В. А., Чиркин А. С. Оптика фемтосекунд-ных лазерных импульсов. М.: Наука (физ.-мат.), 1988. - 312 с.

23. Железняков В.В. Кочаровский В.В., Кочаровский Вл.В. Генерация предельно коротких мощыьгх импульсов в сверхизлучательиых системах со сложным энергетическим спектром j j Изв. АН СССР. Сер. физ. 1992. - T.56.N.9. - С.1321-1332.

24. Belyanin A.A., Kocharovskv V.V., Kocharovsky VT.V. Collective . QED processes of electron-hole recombination and electron-positronannihilation in a strong magnetic field // Quantum and Semiciassical Optics (.JEOS, Part B). 1997. - V.9,N.l. - P.1-44.

25. Хакин Я.PI. Основы динамики лазеров.-M.: Наука, физматлит, 1999.- 368с.

26. Vasil'ev P. Ultrafast diode lasers: fundamentals and applications. Norwood: Artech House, 1995. 289 p.

27. Okoshi Т., Kikuchi K. Coherent optical communications. Tokio; Dordrecht: KTK-Reidel Publ. Сотр., 1986. 317 p.

28. Digonnet M.J.F., Gaeta C.J. Theoretical analysis of optical fiber laser amplifiers and oscillators // Appl.Opt. 1985. - V.24,N.3. - P.333-342.

29. Islam M.N., Ultrafast fiber switching devices and systems Cambridge (England): Cambridge Univ. Press, 1992. - 308 p.

30. Hasegawa A., Kodama Y. Solutions in optical communications. -Oxford (England): Oxford Univ. Press, 1995. 352 p.

31. Tomura K., Nakazawa 3VI. Pulse compresion by nonlinear pulse evolutin with reduced optical wave breaking in erbium-doped fiber amplifiers // Optics Lett. 1996. - V.21,N.l. - P.68-70.

32. Karlsson M., Kanp D.J., Malomed B.A. Interactions between polarized solution pulses in optical fibers: Exact solution // Phys. Rev. E. 2000.- V.54,N.5. P.5802-5808.

33. Гинзбург H. С., Зотова И. В., Коноплев И. В., Сергеев А. С., Шпак В. Г., Шунайлов В. Г., Ульмаскулов М. Р., Яландин М. И. Экспериментальное наблюдение циклотронного сверхизлучения // Письма в ЖЭТФ. 1996. - Т.63,вып.5. - С.322-325.

34. Skribanowitz N., Hermann I.P., Mac Gillivray J.C., Feld M.S. Observation of Dicke superradiance in optically pumped HF gas // Phys. Rev. Lett. 1973. - V.30,N.8. - P.309-312.

35. Набойкин Ю.В., Самарцев В.В., Зиновьев П.В., Силаева Н.Б. Когерентная спектроскопия молекулярных кристаллов. Киев: Наукова думка. 1986, 198 с.

36. Голенищев-Кз'тузов В.А., Самарцев В.В., Хабибуллин Б.М. Импульсная оптическая и акустическая когерентная спектроскопия. М.: Наука, 1988. 173 с.

37. Florian R., Schwan L.O., Schmid D. Time-resolving experiments on Dicke superfluorescence of 02 centers in KG. Two-color superfluorescence // Phys. Rev. A. 1984. - V.29.N.29. - P.2709-2715.

38. Boursey E., Meziane J., Topouzklranian A. Superfluorescence dynamics in 130Te2 // IEEE J-QE. 1993. - V.29,N.4. - P.1038-1041.

39. Гинзбург И.С., Ковалев Н.Ф., Петелин М.И. Канализация электромагнитных волн и эффекты сверхизлучения в неравновесных электронных ансамблях // Релятивистская высокочастотная электроника. Вып.6, Горький: ИПФ АН СССР, 1990. С.7-82.

40. Гинзбург Н.С., Зотова И.В., Сергеев А.С. Циклотронное сверхизлучение движущегося электронного сгустка в условиях группового синхронизма // Письма в ЖЭТФ. 1994. - Т.60,вып.7. - С.501-506.

41. Ильинский Ю.А., Маслова И.С. Самофазировка ангармонических осцилляторов // ЖЭТФ. 1988. - T.94,N.l. - С.171-174.

42. Вайнштейн Л.А., Клеев А.И. Кооперативное излучение из ма-- лых объемов в квантовой и классической (вакуумной) электронике

43. Лекции по электронике СВЧ и радиот :нике. Кн.1. Саратов: Изд. С ГУ, 1989. С.25-53.

44. Кобелев Ю.А., Островский Л.А., Соустова И.А. Нелинейная модель автофазировки классических осцилляторов // ЖЭТФ. 1991.• T.99,N.2. - С.470-480.

45. Гинзбург Н.С., Сергеев А.С. Сверхизлучение в слоях возбужденных классических и квантовых осцилляторов //. ЖЭТФ. 1991.1. Т.У9.Х.2. С.438-448. ■

46. Железняков В.В., Кочаровский В.В., Кочаровский Вл.В. Циклотронное сверхизлучение классический аналог СИ Дике // Изв. вузов. Радиофизика. - 1986. - T.29,N.9. - С.1095-1116.

47. Kocharovsky V.V., Kocharovsky VI.V. Infrared neoclassical superradiance in a system of molecules with quasiequidistant spectrum of vibrational levels // Infrared Physics and Technology. -1995. V.36. - P.1003-1006.

48. Dicke R.H. Coherence in spontaneous radiation processes // Phys. Rev.- 1954. V.93,N.l. - P.99-110.

49. Железняков В. В., Кочаровский В. В., Кочаровский Вл. В. Волны поляризации и сверхизлучение в активных средах // УФН. 1989.- Т.159. С.193-260.

50. Андреев А.В. Оптическое сверхизлучение: новые идеи и новые эксперименты // УФН. 1990. - T.160,N.12. - С.1-46.

51. Benedict M.G., Ermolaev A.M., Malyshev V.A., Sokolov I.V., Trifonov E.D. Superradiance multiatomic coherent emission. - Bristol and Philadelphia: IOP Publishing, 1996. - 420 p.

52. Железняков В.В., Кочаровский В.В., Кочаровский Вл.В. Эффект сверхизлучения и диссипативная неустойчивость в инвертированной двухуровневой среде // ЖЭТФ. 1984. - T.87.N.5. - С.1565-1581.

53. Schwan L.O., Schwendimann P., Sigmund E. Correlations in extended high-density superfluorescence. A self-organized distributed feedback laser // Phys. Rev. A. 1989. - V.40,N.12. - P.7093-7096.

54. Belyanin A.A., Kocharovsky V.V., Kocharovsky VLV. Superradiant generation of femtosecond pulses in quantum-well heterostructures //

55. Quantum and Semiclassical Optics (JEOS, Part B). -- P.L13-L19.1998. V.10,N.l.

56. Haake F., Kolobov M.I., Steudel H. Dynamical models for forward-' backward coupling in superfluorescence J j Opt. Commun. 1992. -V.92,N.4-5. - P.385-392.

57. Ковалев Н.Ф., Петелин M.H. Селекция мод в высокочастотных релятивистских электронных генераторах с распределенным взаимодействием // Релятивистская высокочастотная электроника. Вып.2. Горький : ИПФ АН СССР. 1981. - С.204-236.

58. Черепенин В.А. Многоволновое когерентное излучение релятивистских электронных потоков // Генераторы и усилители на релятивистских электронных потоках. М.: МГУ, 1987. С.76.

59. Bonifacio R., Corsini R., De Salvo L., Pierini P. and Piovella N. New Effects in the Physics of High-Gain Free-Electron Lasers; a Proposed Experimental and Possible Applications j j La Rivesta Del Nuovo Cimento, 1992. V.15,N.ll. - P.l-52.

60. Гинзбург H. С., Петелин M. И. Конкуренция и кооперация мод в лазерах на свободных электронах // Изв.ВУЗов. Прикладная нелинейная динамика. 1994. -Т.2,№ 6. - С.3-26.

61. Ciocci F., Bartolini R., Doria A. et al. Operation of Compact Free-Electron Laser in the Millimeter-Wave Region with a Bunched Electron Beam // Phys. Rev. Lett. 1993. - V.70. - P. 928-931.

62. Doria A., Bartolini R., Feinstein J. et al. Coherent Emission and Gain from a Bunched Electron Beam // IEEE J. Quantum Electron. 1993. - V. 29. - P. 1428-1435. . .

63. Голубятникова E.P., Кочаровский В.В., Кочаровский Вл.В. Нелинейное брэгговское рассеяние и модовое сверхизлечение в открытом резонаторе Фабри-Перо // Квантовая электроника. -1994. Т.21,№9. - С.849-854.

64. Bogomolov Ya. L., Ginzburg N. S., Golubyatnikova E. R. Chaotic partical deceleration and efficiency enhancement of FEL with incoherent pump wave or stochastic undulator // 16th International Free

65. Electron Laser Conference. 1994.-P.108.

66. Stanford: Stanford University, USA,

67. Golubyatnikova Е. R., Kocharovsky V. V., Kocharovsky VI. V. Nonlinear theory of mode superradiance in low-Q resonator // Laser Physics. 1995. - V.5,N.4. - P.801-811.

68. Bogomolov Ya. L., Ginzburg N. S., Golubyatnikova E. R. Chaotic partical deceleration and FEL efficiency enhancement with an incoherent pump wave or stochastic undulator // Nucl. Instr.& Meth. in Phys. Rev. A. 1995. - V.358. - P.171-173.

69. Golubyatnikova E. R., Kocharovsky V. V., Kocharovsky VI. V. Mode instability and nonlinear superradiance phenomena in open Fabry-Perot resonator // Int. J. Computers and Mathematics with

70. Applications. 1997. - V.34,N.7-8. - P.773-793.

71. Богомолов Я. JI., Гинзбург Н. С., Голубятникова Е. Р. Усиление монохроматического коротковолнового излучения в процессе стохастического торможения релятивистского электронного потока в поле некогерентной накачки // ЖТФ. 1997. - Т.67,Ж7. - С.77-81.

72. Ginzburg N. S., Kocharovskaya E. R., Sergeev A. S. Theory of group synchronism regime in waveguide FEL driven by short electron bunches// Nucl. Instr. & Meth. in Phys. Rev. A. 1998. - V.407. -P.64-69.

73. Гинзбург Н. С., Кочаровская Е. Р., . Сергеев А. С. К теории групового синхронизма в волноводных ЛСЭ, зачитываемым последовательностыо коротких электронных импульсов':// ЖТФ. -1999. Т.69, №2.- С.78-83.

74. Boehmer H., Gapony M. Z., Edighoffer J. et al. Variable-wiggler free-electron laser experiment // Phys. Rev. Lett. 1982. - V.48,N.3. -P.141-144.

75. Billardon V., Elleaum P., Ortega J. M. et al. First operation of storage-ring free-electron laser // Phys. Rev. Lett. 1983. - V.51,N.18. - P.1652-1654.

76. Bogomolov Ya. L., Bratman V. L., Ginzburg N. S., Petelin M.I., Yunakovsky A.D. Nonstationary generation in free-electron lasers // Opt. Commun. 1981. - V.36,N.3. - P.209-212.

77. Гинзбург H. С. Об использовании в лазерах на свободных электронах некогерентной накачки // Письма в ЖТФ. 1984. - Т. 10. -С.584-588.

78. Лучинин А. Г., Нусинович Г. С. Гиротроны с импульсным магнитным полем // Гиротроны.-Горький: ИПФ АН СССР, 1989. С.55-72.

79. Литвак А. Г., Трахтенгерц В. Ю. Об индуцированном рассеянии волн и нагреве плазмы когерентным излучением // ЖЭТФ. 1971. - Т.60,№5. - С.1702-1709.

80. Литвак А. Г., Трахтенгерц В. Ю. Об индуцированном рассеянии волн в замагниченной плазме // ЖЭТФ. 1972. - Т.62,№1. - С.228-234.

81. Sprangle P., Tang С. М., Manheurner W. М. Nonlinear thoery of free-electron laser and efficiency enhancement // Phys. Rev. A. 1980. -V.21,N.l. - P.302-318.

82. Lin А. Т., Dawson J. M. High-efficientcy free-electron laser// Phys. Rev. Lett. 1979. - T.42,N.25. - P.1670-1673.

83. Jerby E., Gover A. // IEEE J. Quant. Electr. 1985. - V.QE-21,N.7. -P.1041-1049.

84. Веденов А. А., Велихов E. П., Сагдеев P. 3. // Ядерный синтез. -1962. Прилож., 4.2. - С.465-481.

85. Drumond W. Е., Pines P. // Nucl. Fusion Suppl. 1962. - V.3. - P.1049-1063.

86. Галеев А.А., Сагдеев Р.З. Методы теории слабой турбулентности // Основы физики плазмы. Т.1 /Под ред. А.А.Галеева, Р.Судана. -М.: Энергоатомиздат, 1983. С.590-638.

87. Цытович В. Н. Нелинейные эффекты в плазме. М.:Наука, 1967. -27.3 с.

88. Трахтенгерц В.Ю. Релаксация плазмы с анизотропным распределением по скоростям // Основы физики плазмы. Т.2 /Под ред. А.А.Галеева, Р.Судана. М.: Энергоатомиздат, 1984. - С.498-533.

89. Ковалев Н. Ф., Петелин М. И., Райзер М. Д. и др. // Письма в ЖЭТФ. 1973. - Т.18, - С.232-237.

90. Гинзбург Н. С., Кузнецов С. П., Федосеева Т. Н. Теория переходных процессов в релятивистских ЛОВ// Изв.ВУЗов. Радиофизика. 1978. - Т.21. - С.1037-1052. • .

91. Deacon D. A. G., Elias L. P. Madey J. М. J. et al. First operation of free-electron laser /7 Phys. Rev. Lett. 1977. - V.38,N.16. - P. 892-894.

92. Гинзбург H. С., Ковалев H. Ф., Петелин M. И. Канализация электромагнитных волн и эффекты сверхизлучения в неравновесных электронных ансамблях // Релятивисткая высокочастотная электроника. Вып.б Горький: ИПФ АН, 1990. - С.7-81.

93. Ginzburg N. S., Petelin М. 1. Multifrequency generation in free-electron lasers with quasi-optical resonators// Int. J. Electronics. 1985. - V.59, N3. - P. 291-314.

94. Ginzburg N. S., Kovalev N. F., Rusov N. Yu. Electron-diffractional mode selection in FEL's // Optics Commun. 1983. - V.46. - P. 300.306.

95. Гинзбург H. С. Канализация излучения ленточным пучком электронов-осцилляторов в генераторных схемах лазеров на свободных электронах. // Радиотехника и электроника. 1989. - Т.34,№ 9. - С.1935-1939.

96. Аллен Л., Эберли Дж. Оптический резонанс и двухуровневые атомы. М: Мир, 1978. - 222 с.

97. Андреев А.В., Емельянов В.И., Ильинский Ю.А. Кооперативные явления в оптике. М.: Наука, 1988. - 288 с.

98. Варнавский О.П., Киркин А.Н., Леонтович A.M., Маликов Р.Ф., Можаровский A.M., Трифонов Е.Д. Когерентное усиление ультракоротких импульсов в активированных кристаллах // ЖЭТФ. -1984. T.86,N.4. - С.1227-1239.

99. Варнавский О.П., Головлев В.В., Киркин А.Н. и др. Когерентное распространение импульсов малой площади в активированных кристаллах // ЖЭТФ. 1986. - T.90,N.5. - С.1596-1610,

100. Акулин В. М., Карлов Н. В. Интенсивные резонансные взаимодействия в квантовой электропике.- М.: Наука, 1987, 380 с.

101. Полуэктов И.А., Попов Ю.М., Ройтберг B.C. Эффект .самоиндуцированной прозрачности // УФН. 1974. - Т.114,вып.1 - С.97-131.

102. Маликов Р.Ф., Малышев В.А., Трифонов Е.Д. Влияние релаксации на динамику кооперативного излучения протяженной системы // Опт. и спектр. 1982. - Т.53Д4. - С.652-659.

103. Зайцев А.И., Малышев В. А., Трифонов Е.Д. Влияние неоднородного уширения на сверхизлучение // Опт. и спектр. 1988. - T.65,N.5.- С.1018-1024.

104. Маликов Р.Ф., Малышев В.А., Варнавский О.П. Когерентное усиление и компрессия импульсов с узким спектром в резонансной неоднородно уширенной двухуровневой среде с инверсией заселенности// Опт. и спектр. 1993. - Т.74Л.2. - С.331-341.

105. Steudel Н. Inverse scattering theory of superfluorescence j j Quantum Optics. 1990. - V.2. - P.387-408.

106. Mac Gillivray J.C., Feld M.S. Limits of SR as a process for achieving short pulses of high energy // Phys. Rev. A. 1981. -V.23,N3. - P.1334-1349.

107. Mac Gillivray J.C., Feld M.S., Bonifacio R., Lugiato L.A. Cooperative radiation process in two-level system: Superfluorescence // Phys. Rev. A. 1975. - V.12,N.2. - P.587-598.

108. Кочаровский В.В., Кочаровский Вл.В. К теории самосогласованной оптической нутации // Изв. ВУЗов. Радиофизика. 1985. - T.28,N9.- С.1099-1111.

109. Егоров B.C., Чехонин И.А. Метастабильные состояния в системе поле-вещество при кооперативной самодифракции внутри резонатора /./ ЖТФ. 1986. - T.56,N.3. - С.572-574.

110. Андреев А.В., Тихомиров О.В., Федотов М.В. Сверхизлучение, суперлюминесценция и самовозбуждение в оптическом резонаторе // ЖЭТФ. 1988. - Т.94Д9. - С.40-48.

111. Minelly J. D., Galvanauskas A., FeTmann M. S. et al. Femtosecond pulse amplification" in cladding-pumped fibers // Opt. Lett. 1995. -V.20.N.I7. - P. 1797-1799.

112. Wu В., Chu P.L. A twin-core erbium-doped fiber amplifier // Opt. Comm. 1994. - V.110. - P.545-5-1-8.

113. Digonnet M. J. F.; Liu K.' Analysis of a 1060-nm Nd:Si02 superfluorescent fiber laser // J. Lightwave Technology. 1989. -V.7.,N.7. - P.1009-1015.

114. Fontana F., Begotti M., Pessina E. M., Lugiato L. A. Maxwell-Bloch mode-locking instabilities in erbium-doped fiber laser // Opt. Commun.- 1995. V. 114. - P.89-94.

115. Kriglebotn J. Т., Archambanlt J.-L., Reekie L., Payne D. N. Er3+:Yb3+-codoped fiber distributed-feedback laser // Opt. Letters. -1994. V.19,n.24. - P.2101-2103.

116. Tagaya A., Teramoto S., Yamamoto T. et al. Theoretical and experimental investigation of rhodamine B-doped polimer optical fiber amplifiers // IEEE J. Quant. Electron. 1995. - V.31. - P.2215-2222.

117. Shiller A., Schwan L.O., Schmid H.D. Spatial coherence in large-sample superfluorescence of centers in KC1 // J. Luminescence. 1988. -V.40-41. - P.541-542.

118. Манаков С. В. Распространение ультракороткого оптического импульса в двухуровневой лазерном усилителе // ЖЭТФ. 1982. -Т.83,вып.1(7) - С.68-83.

119. Манаков С. В., Новокшенов В. Ю. // ТМФ. 1986. - Т.69. - С.40-53.

120. Габитов И. Р., Захаров В. Е., Михайлов А. В. Уравнение Максвелла-Блоха и метод обратной задачи рассеяния // ТМФ. 1985. - Т.63,№1.- С.11-31.

121. Габитов И. Р., Захаров В. Е., Михайлов А. В. О формировании импульса суперфлуоресценции // Письма в ЖЭТФ. 1983. -Т.37,вып.5. - С.234-237.

122. Agrawal G.P. Optical pulse propagation in doped fiber amplifiers // Phys. Rev. A. 1991. - V.44,N.ll. - P.7493-750'1.

123. Бенедикт M. Г., Трифонов E. Д. // Опт. и спсктроск. 1985. -Т.59,вып.1. - С.161-169. .

124. Chernikov S. V, Kashyap R., Guy M. J. et al. Ultrahigh-bit-rate optical sources and applications // Phil. Trans. R. Soc. Lond. 1996. - V.A354. - P.719-731.

125. Gross M., Haroche S. SR: an essay on the theory of collective spontaneous emission // Phys. Rep. 1982. - V.93, N.5. - P.301-396.

126. Малышев В.А., Трифонов Е.Д., Шван JI.О. Самосинхронизация встречных импульсов сверхизлучения, при высокой плотности активных центров // Опт. и спектр. 1994. - T.76,N.3. - С.524-528.,

127. Bonifacio R., Lugiato L. Superfluorescence in a cavity // Opt. Commun. 1983. - V.47,N.l. - P.79-83.

128. Dodel G., Magyar G., Veron D. Oscillator and superradiance characteristics of a zig-zag pumped 66/nn DsO-laser // Infrared Physics. 1978. - V.18,N.5/6. - P.529-537.

129. Kalyzny Y., Gov P. Gross M. et al. Observation of self-induced Rabi oscillations in two-level atoms excited inside a resonant cavity: the ringing SR // Phys. Rev. Lett. 1983. - V.51,N.13. - P.1175-1178.

130. Егоров B.C., Зацерковнюк H.M. Исследование характеристик суперизлучения неона с длиной волны Л = 614, Знм при импульсном разряде в капилляре // Опт. и спектр. 1981. - T.50,N.5. - С.858-86.

131. Егоров B.C., Лаптев В.Д., Реутова Н.М., Соколов И.В. Асимметрия сверхизлучения при запаздывающем возбуждении // Квант, электр. 1986. - T.13,N.4. - С.729-733.

132. Kim G.U., Lee S.S., Hahn J.W. Amplified spontaneous emission and superradiant pulse from the flash-pumped atomic iodine system // J. Appl. Phys. 1988. - V.63,N.2. - P.285-287.

133. Lo D., Xie J.-G. Superfluorescence emission from a discharge-excited rare-gas halide system // Opt. Commun. 1989. - V.70,N.3. - P.248-252.

134. Eremenko V.V., Zinov'ev P.V., Kazachkov A.R., Silaeva N.B., Samartsev V.V. Optical superradiance in crystals method of relaxation process studies // J. Molec. Structure. - 1990. - V.219,N.l.-P.189-197.

135. Schiller A., Schwan L.O., Schmicl H.D. Large-sample effects in superfluorescence of O^T centers in К CI // J. Lumin.- 1987. V.38,N.2.- P.243-246.

136. Malcuit M.S., Maki J.J. et al. Transition from SF to amplified spontaneous emission // Phys. Rev. Lett. 1987. - V.59,N.ll. - P.1189-1192.

137. Malcuit M.S. et al. Influence of collisional dephasing processes on SF // Phys. Rev. A. 1989. - V.40,N.9. - P.5135-5142.

138. Ginzburg N.S., Sergeev A.S. SR in layers of excited quantum and nonisochronous classical oscillators // Opt. Commun. 1992. -V.91,N.1,2. - P140-146.

139. Андреев А.В., Федотов M.B. Кооперативная самодифракдия света в резонаторе // Квант, электр. 1993. - T.20,N.l. - С.79-83.

140. Андреев А.В. Динамика сверхизлучения в резонаторе // Квант, электр. 1993. - T.20,N.6. - С.581-585.

141. Трифонов Е.Д. Внутреннее отражение как причина корреляции встречных импульсов в сверхизлучении // Опт. и спектр. 1994.- T.77,N.l. С.61-64.

142. Аветисян Ю.А., Трифонов'Е.Д. Корреляция импульсов суперфлюоресценции, распространяющихся в противоположных направлениях // Опт. и спектр. 1997. - T.82,N.3. - С.357-359.

143. Канева Е.Н., Трифонов Е.Д. Влияние отражений на корреляцию импульсов сверхизлучения // Опт. и спектр. 1995. - T.79,N.2.1. С.293-298.

144. Егоров B.C., Пастор А.А., Шубин Н.Н. Осцилляции СИ эксимерно-го лазера на ХеС1, возбуждаемого импульсным понеречным разрядом // Опт. и спектр. 1993. - Т.74Д6. - С.1212-1216.

145. Brecha R.J., Orozco L.A., Raizen M.G. et al. Observation of oscillatory energy exchange in a coupled atom-cavity system // JOSA B. 1995.- V.12. N.12. P.2.329-2339.

146. Mielke S.L., Foster G.T., Gripp J., Orozco L.A. Time response of a coupled atoms-cavity system // Opt. Lett. 1997. - V.22,N.5.- P.325-327.

147. Yamamoto Y., Machida S., Bjork G. Microcavity semiconductor lasers and controlled spontaneous emission // Opt. Quant. Electr. 1992. -V.24,N.l. - P.S215-S243. '

148. Васильев П.П. СИ в полупроводниковых лазерах // Квант, электр.- 1997. T.24,N.10. - С.585-590.

149. Васильев П.П. Экспериментальное наблюдение когерентных осцил-ляций в сильных полях пикосекундных полупроводниковых лазеров // Квант, электр,- 1994. Т.21Д6. - С.585-587.

150. Зайцев С.В., Георгиевский A.M. Время жизни неравновесных носителей в полупроводниках с точки зрения коллективного взаимодействия в процессе излучательной рекомбинации // ФТП. 1998.- T.32,N.3. С.366-368.

151. Васильев П.П. Роль сильного усиления среды в возникновении сверхизлучения и наблюдении когерентных эффектов в полупроводниковых лазерах // Квант, электр. 1999. - Т.29,№1. - С.4-8.

152. Зайцев С.В., Гордеев Н.Ю., Graham L.F и др. Сверхизлечение в полупроводниках // Физика и техника полупроводников. 1999. -Т.33,вып.12. - С.1456-1461.

153. Гордеев Н.Ю., Зайцев С.В., Копчатов В.И. и др. Рассмотрение неоднородного уширения излучения гетероструктур на квантовых точках в рамках модели сверхизлучения // Письма в ЖТФ. 2000. -Т.26,вып.6. - С.78-83.

154. Jansen D., Stahl A." //Europhys.Lett. 1992. - V.18,N.l. - Р.33-38.

155. Mefnikov I.V. Asymmetry of operation and energy trapping in a SR laser // Phys. Rev. Lett. 1997. - V.77,N.5. - P .842-845.

156. Каценеленбаум Б.З. Высокочастотная электродинамика. M.: Наука (физ.-мат.). 1966. 240 с. .

157. Kocharovsky V.V., Kocharovsky Vl.V. Collective spontaneous emission in open Fabry-Perot resonator // In: Digest of the 6th Intern. Conf. on Infrared Physics: Topical Conf. on Infrared Lasers. (Ascona^May 29 -June 3), 1994. P.164-166.

158. Высоцкий В.И., Кузьмин Р.Н. Гамма-лазеры. М.^Изд-во М£У, 1986. -176 с. "

159. Baldwin G.C., Solem J.C. Recoilless gamma-ray lasers j j Rev. Mod. Phys. 1997. - V.69,N.4. - P.1085-1118.

160. Белянин А.А., Кочаровский В.В., Кочаровский Вл.В. Генерация фемтосекундных импульсов в полупроводниковых лазерах с квантовыми ямами и квантовыми точками // Изв. АН. Сер. физ. 1998.- Т.62,^2. С.373-383.

161. Белянин А.А., Н.Г.Калугин, Кочаровский В.В., Кочаровский Вл.В. О реализации фемтосекундного сверхизлучающего лазера на основе GeSi-структур с квантовыми ямами //.Изв. АН. Сер. физ. -1999.- Т.63,№2. С.369-373.

162. Белянин А.А., Кочаровский В.В., Кочаровский Вл.В., Пестов Д.С. Особенности сверхизлучения при непрерывной накачке в гетерола-зере на циклотронных квантовых точках // Изв. ВУЗов. Радиофизика. 2001. - Т. 44,М-2. - С.109-119.