Что достаточно сильная связь может синхронизировать весь ансамбль при условии

Собственные частоты не слишком различаются (раздел 4.2.1). Для промежуточной муфты

Или более широкое распределение собственных частот элементов, мы можем ожидать некоторых

Частично синхронные состояния. Действительно, может случиться так, что несколько осцилляторов синхронизируются.

И колеблются с общей частотой, тогда как их соседи имеют свои собственные, разные частоты.

Ferent, частоты (раздел 4.2.2). Таких групп или кластеров может быть несколько.

Синхронизированных элементов. Эти соображения также должны быть справедливы для непрерывного

Среды, где каждую точку можно рассматривать как осциллятор (разделы 4.2.3 и 4.2.4). Мы

Проиллюстрируем эти ожидания описанием нескольких экспериментов.

4.2.1

Синхронизация в решетке. Пример: лазерные массивы

Синхронизация лазерных массивов - основной инструмент, используемый для создания источника высокой интенсивности.

Радиация. Этого можно добиться, объединив лазеры в линейную решетку так, чтобы они

Либо взаимодействуют со своими ближайшими соседями, либо со всеми другими элементами конструкции.

Здесь мы представляем результаты экспериментов с CO 2 -волноводными лазерами, проведенных

Glova et al. [1996], где пять лазеров были связаны с помощью пространственного фильтра.

Который помещался между решеткой и внешним зеркалом. В такой установке каждый

Лазер взаимодействует с другими четырьмя, но сила этого взаимодействия варьируется в зависимости от

от расстояния между лазерами (рис. 4.16). Результаты, представленные на рис. 4.17,

Четко указывают на синхронизацию. Действительно, если бы лазеры не были синхронизированы, то

Интенсивность излучения в дальней зоне, как сумма некогерентных колебаний,

Стр. Решебника 142

120

Синхронизация двух и многих осцилляторов

быть пространственно однородным. Неравномерное распределение на рис. 4.17 возникает из-за того, что фазовая

Блокировка устанавливается; это типичное интерференционное изображение.

Эта же команда провела эксперимент с многолучевым CO 2 волноводным лазером.

состоящий из 61 стеклянной трубки в сотовой структуре [Антюхов и др. 1986]; это

представляет собой пример двумерной решетки (рис. 4.18a). Лазеры были связаны

Посредством внешнего зеркала связи. Опять же, неоднородная интенсивность излучения

вдали от решетки указывает на синхронизацию между лазерами (рис. 4.18b, c и d).

5

1

2

3

4

Рисунок 4.16. Схематическое изображение лазерного эксперимента Glova et al. [1996].

Сила связи в решетке уменьшается с расстоянием между лазерами; это

Отражается толщиной дуг, обозначающих связь (показано только для лазера 2).

Рисунок 4.17. Радиация

Интенсивность в дальней зоне

Слабосвязанного лазера

Множество. Вмешательство

Происходит из-за фазы

Синхронизация отдельных лазеров.

Из [Glova et al. 1996].

(г)

а)

(б)

(c)

Рисунок 4.18. Синхронизация в решетке из 61 лазерного генератора, расположенных в виде

соты (а). Для слабой связи интенсивность в фокусном пятне выхода решетки равна

примерно равномерный (б). Более сильная связь приводит к синхронизации, которая

проявляется как пространственно упорядоченное распределение интенсивности (d). Случай

промежуточное соединение показано на (c). Схематично нарисовано по [Антюхов и др.

1986].

Стр. Решебника 143

Цепи, решетки и колебательные среды

121

4.2.2

Формирование кластеров. Пример: электрическая активность

Кишечника млекопитающих

Кишечник состоит из слоев мышечных волокон, поддерживающих распространение бегущих волн.

Электрической активности, которая проходит от орального к аборальному концу. Эти волны вызывают волны

мышечного сокращения. Диамант и Бортофф [1969] экспериментально исследовали

Распределение частот электрической активности по кишечнику. Большая часть чего-либо

Эксперименты проводились на кошках с повторением большинства основных наблюдений.

У собак и макак-резусов. Каждое определение частоты представляет собой среднее

В течение 5 минут.

С физической точки зрения, если рассматривать только электрическую активность, кишечник может

Можно рассматривать как одномерную сплошную среду, в которой каждая точка колеблется.

Действительно, Диамант и Бортофф [1969] обнаружили, что если разрез кишечника

Штук, каждая часть способна поддерживать почти синусоидальные колебания постоянной

Частота. Существует приблизительно линейный градиент этих частот, так что