On the nature of coherents in the system of oscillators

Abstract

The paper presents the transition to the regime of induced radiation of a system of oscillators in the classical and the quantum cases. This transition occurs due to synchronization by the integral field of the phases of a small part of oscillator-emitters. In the quantum analogue of this model, it is shown that the formation of an induced (and, therefore, coherent, as noted by Ch. Towns) pulse of the field is due to the interference of nutation of population inversion in different regions of the system of oscillators. The law of spatial variation of the field intensity is determined by the dispersion characteristics of the system and the level of absorption or output of the radiation energy. Only a small fraction of oscillators provide induced radiation: 8% in the classical case and half as much in the case of a quantum system, where a change in the sign of population inversion in the regions of the highest field values significantly affects the limitation of the radiation intensity.

Представлено перехід у режим індукованого випромінювання подібних систем осциляторів у класичному і квантовому випадках. Цей перехід відбувається через синхронізації інтегральним полем фаз невеликої частини осциляторіввипромінювачів. У квантовому аналозі цієї моделі показано, що формування індукованого (а отже, когерентного, як відзначав ще Ч. Таундс) імпульсу поля відбувається через інтерференцію нутації інверсії заселеності в різних областях простору системи осциляторів, де закон просторової зміни інтенсивності поля визначається дисперсійними характеристиками системи і рівнем поглинання або виведення енергії випромінювання. Лише невелика частка осциляторів забезпечує вимушене випромінювання: 8% у класичному випадку і вдвічі менше в разі квантової системи, де на обмеження інтенсивності випромінювання істотно впливає зміна знаку інверсії заселеності в областях максимальних значень поля в системі.

Представлен переход в режим индуцированного излучения подобных систем осцилляторов в классическом и квантовом случаях. Этот переход происходит из-за синхронизации интегральным полем фаз небольшой части осцилляторовизлучателей. В квантовом аналоге этой модели показано, что формирование индуцированного (а следовательно, когерентного, как отмечал еще Ч. Таундс) импульса поля происходит из-за интерференции нутаций инверсии населенностей в разных областях пространства системы осцилляторов, где закон пространственного изменения интенсивности поля определяется дисперсионными характеристиками системы и уровнем поглощения или вывода энергии излучения. Лишь небольшая доля осцилляторов обеспечивает индуцированное излучение: 8% в классическом случае и вдвое меньше в случае квантовой системы, где на ограничение интенсивности излучения существенно влияет изменение знака инверсии населенностей в областях наибольших значений поля в системе.