Предположим, что существует ряд подобных автогенераторов, подверженных влиянию

общая внешняя сила (рис. 3.51). Пусть эти осцилляторы разные, но близкие

Частоты. Тогда периодическая внешняя сила может синхронизировать все или почти все колебания.

Торс в ансамбле. В результате осцилляторы будут двигаться когерентно с одинаковым

Частота (но, вероятно, со сдвигом фазы).

Этот простой факт подсказывает практическое применение эффекта синхронизации: он

Может использоваться для согласованного суммирования выходных сигналов различных генераторов. Для

Например, это способ получения высокоинтенсивного лазерного луча. Современные технологии позволяют

Изготовление массивов полупроводниковых лазеров, расположенных на общем кристалле, эти

N

2

1

3

Рисунок 3.51. Ансамбль

Подобные осцилляторы повлияли

Общей внешней силой.

Стр. Решебника 121

Явления вокруг синхронизации

99

Устройства сравнительно дешевые, но не мощные. Просто суммирование результатов

Ряда лазеров не помогает в увеличении мощности. Действительно, даже если

Лазеры были полностью идентичны и генерировали точно такие же частоты, их

Колебания будут иметь разные фазы. 31 Затем в определенный момент некоторые

Колебания будут положительными, а некоторые - отрицательными, так что обычно они

Уничтожают друг друга. Разница в частотах способствует тому, что сумма большого

Количество колебаний остается относительно небольшим. 32 Следовательно, для получения высокоинтенсивного

На выходе необходимо добиться генерации не только с общей частотой, но и с близкой

Фазы, т. е. лазеры должны быть синхронными. Это может быть реализовано, если один лазер

Используется для синхронизации всех остальных. Такой механизм, известный в оптике как впрыск

блокировка, весьма эффективна (подробности см. в [Buczek et al. 1973; Kurokawa 1973]).

Goldberg et al. [1985] сообщили об экспериментах, в которых они использовали менее 3 мВт

Вводимая мощность для генерации выходной мощности 105 мВт из десятиэлементной лазерной диодной матрицы

(Рис. 3.52).

Этот механизм когерентного суммирования колебаний можно рассматривать как технологический.

Nique для обнаружения слабого сигнала. Действительно, массив лазеров можно считать «ам-

Plifier», который обеспечивает мощный выход на частоте слабого входа. Безусловно,

Этот усилитель реагирует только на сигналы с определенной частотой (расстройка

Большинство элементов ансамбля не должны быть слишком большими).

Вероятно, аналогичный принцип реализуется живыми организмами для увеличения

Чувствительность органов чувств. Известно, что такие органы состоят из большого количества

Нейронов с разной скоростью. В случае внешнего раздражения группа

Нейроны с частотами, близкими к частоте стимула, могут быть захвачены и, следовательно,

Помните, что фаза автогенератора произвольна; это зависит от того, как

Осциллятор был «включен», т. е. на начальных условиях. Следовательно, осцилляторы в

Ансамбль обычно имеет разные фазы.

При некогерентном суммировании колебаний сумма пропорциональна квадратному корню из

Число колебаний, а при когерентном суммировании пропорционально этому числу.

–6

–4

–2

0

2

4

Угол дальнего поля (градусы)

Интенсивность

Рисунок 3.52. Инъекция

Синхронизация лазерного массива.

Суммирование выходов

Независимые лазеры обеспечивают

Довольно низкая интенсивность

Световое поле (штриховая кривая). Если

Массив подсвечивается

Ведущий лазерный луч, а

Выход высокой интенсивности

Достигнуто благодаря

Синхронизация

Индивидуальные лазеры (твердые

изгиб). От [Голдберга

и другие. 1985].

Стр. Решебника 122

100

Синхронизация периодического осциллятора внешней силой

Подать в мозг сильный сигнал. Остальные группы реагируют на стимуляцию другими способами.

Частоты, и, следовательно, может быть обнаружен слабый сигнал.

Пример: циркадные колебания в клетках.

Результаты внешнего воздействия на ансамбль неидентичных и невзаимодействующих осцилляторов.

В появлении макроскопического колебания. Ясно, что если сила перестанет существовать,

Это колебание затухает, потому что элементы теперь колеблются со своими собственными частотами

- через какое-то время их фазы расходятся, и сигналы гасят друг друга. Рассмотреть возможность

эксперимент, описанный Whitmore et al. [2000], подтверждающий доказательства того, что