СЕЛЕКЦИЯ МОД

СЕЛЕКЦИЯ МОД

- прорежение спектра мод (собств. колебаний и волн)в системах с большим числом степеней свободы. Примером С. м. может служитьудаление боковой стенки у эл.-магн. резонатора цилиндрич. конфигурации(рис. 1). Эта операция вносит большие излучат. (дифракц.) потери в моды, <образованные лучами с большим наклоном к оси системы, сохраняя относительномалое затухание (высокую двбротность) лишь для мод, образованных лучами, <почти перпендикулярными зеркалам. Благодаря этому зеркальный резонаторспособен резонировать на дискретных, изолиров. частотах в существенно болеевысокочастотной области спектра, чем исходный закрытый резонатор (на рис.1 и далее зависимость полей от времени принята в виде ).

Рис. 1. Прорежение спектра мод при замене закрытого (а) резонатораоткрытым (б): в, г - собственные частоты резонаторов, д, е - амплитуды колебаний в резонаторах как функции частотыw возбуждающего сигнала.

Селективными свойствами обладает и зеркальный волновод (рис. 2), обеспечивающиймалые излучат. потери для осн. моды (с простейшей, «одногорбой» поперечнойструктурой поля) и большие потери для мод высших типов (с «многогорбой»поперечной структурой поля). Это стабилизирует структуру волнового потокаи снижает искажения передаваемого сигнала.

Рис. 2. Зеркальный волновод.

Селективные свойства могут быть приданы волноводам и резонаторам и закрытоготипа - спец. подбором формы (напр., волноводы П- и Н-образного сечений)и спец. расположением поглощающих вставок.

К С. м. прибегают при создании генераторов и усилителей любых типов(электронных вакуумных приборов, приборов полупроводниковой электроники, <лазеров и т. п.) для обеспечения пространственно-временной когерентностивыходного сигнала в режимах большой мощности. Простейшей моделью (рис.3) могут служить два колебательных контура, нагруженных на общийактивный (с проводимостью отрицат. знака) элемент: подбором соотношениймежду параметрами реактивных, диссипативных и активного элементов можнодобиться того, чтобы на уровне малого сигнала условие нарастания выполнялось лишь для одной из нормальных (связанных) мод системы. Дашеесли условие нарастания выполнено сразу для обеих мод, то при увеличенииамплитуды автоколебаний нелинейность, присущая любой реальной активнойсреде, порождает взаимодействие (конкуренцию) «горячих» мод, что приопредел. условиях может привести к установлению режима генерации единств. <моды.

Рис. 3. Система колебательных контуров с общим активным (R _акт< 0) элементом и спектр её нормальных мод - затухающей и нарастающей вовремени.

Возможности С. м. в генераторах и усилителях мощного излучения расширяютсяв случаях, когда проводимость активной среды обладает резонансной зависимостьюот частоты или (и) - в случае среды с пространственной дисперсией - отпостоянной распространения волны. Для С. м. используются и геом. факторы- различия в связи между активной средой и модами, обладающими разной пространственнойструктурой.

В природных условиях проявления С. м. можно усмотреть в структурах ветровыхволн и перистых облаков, НЧ-колебаниях ионосферы под действием солнечноговетра и др. колебательно-волновых процессах с узкими частотными спектрамии узкой направленностью. С С. м. связаны и нек-рые случаи «сверхдальнего»распространения звуковых волн (типа эффекта шепчущей галереи).

Лит.: Вайнштейн Л. А., Электромагнитные волны, 2 изд , М , 1988;Y a r i v A., Introduction to optical electronics, 2 ed., N. Y.-[a. o.],1976; Ковалев Н. Ф., Петелин М. И., Селекция мод в высокочастотных релятивистскихэлектронных генераторах с распределенным взаимодействием, и кн.: Релятивистскаявысокочастотная электроника, Горький, 1981; Карлов Н. В., Лекции по квантовойэлектронике, 2 изд., М., 1988. Н. Ф. Ковалёв, М. И. Петелин.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.