Архив рубрики: ФОП.15.03

Роль особых решений при анализе динамики физических систем / The Role of Singular Solutions in the Analysis of Physical Systems Dynamics

Буц В. А. / Buts, V.A.
Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт НАН Украины / National Scientific Center Kharkiv Institute of Physics and Technology
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1503-005033

Буц В. А. Роль особых решений при анализе динамики физических систем // Физические основы приборостроения. 2015. Т. 4. № 3(16). С. 5–33.
Buts, V.A. The Role of Singular Solutions in the Analysis of Physical Systems Dynamics // Physical Bases of Instrumentation. 2015. Vol. 4. No. 3(16). P. 5–33.


Аннотация: Показано, что при анализе динамики нелинейных физических систем необходимо учитывать особые решения. Учет таких решений расширяет круг систем с хаотическим поведением. Показано, что хаотическую динамику могут демонстрировать системы с одной степенью свободы и даже полностью интегрируемые системы. Наличие особых решений предъявляет жесткие требования к математической модели изучаемой физической системы. Оказывается, что при наличии особых решений динамика физической системы может качественно измениться при воздействии чрезвычайно малых возмущений неучтенных при моделировании. Показано, что введение особых решений позволяет практически любую регулярную функцию представить в виде комбинации функций с хаотическим поведением. Особенности особых решений могут вскрыть некоторые новые стороны динамики физических систем. В частности, показано, что в многофотонном возбуждении квантовых систем существует дополнительный канал возбуждения (хаотический), который может быть эффективнее известного канала.

Abstract: It is shown that in the analysis of the nonlinear dynamics of physical systems it is necessary take into account the singular solutions. Consideration such solutions expands the range of systems with chaotic behavior. It was shown that chaotic dynamics can demonstrate a system with one degree of freedom, and even fully integrated systems. The presence of specific solutions imposes strict requirements on the mathematical model of the physical system under study. It turns out that if there are singular solutions the dynamics of a physical system can qualitatively change when it exposed by very small disturbances unaccounted in the simulation. It is shown that the introduction of singular solutions enables almost any regular function represented as a combination of functions with chaotic behavior. Features singular solutions may reveal some new aspects of the dynamics of physical systems. In particular, it is shown that at multiphoton excitation of quantum systems there is an additional channel of excitation (chaotic), which can be effectively known channel.

Ключевые слова: хаотическая динамика, singular solutions, хаотическая динамика


Литература / References
  1. Стеклов В. А. Основы теории интегрирования обыкновенных дифференциальных уравнений. Гостехиздат, 1927. 409c.
  2. Buts, V.A. Chaotic Motion of Dynamic Systems with «One» Degree of Freedom // Problems of Atomic Sciense and Technology. Series: Nuclear Physics Investigations. 2012. No. 1 (57). Р. 328-332.
  3. Samodurov, A.A. Singular Solutions of Difference and Differential Equations // Proceedings of the International Scientific Conference «Integration of Information and Pedagogical Technologies». Minsk, BSU. 2008. Р. 463-466.
  4. Еругин Н. П. Книга для чтения по общему курсу дифференциальных уравнений. Минск. Издательство Наука и техника. 1970. С. 1-571.
  5. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Механика. М.: Наука, 1965. 204 с.
  6. Weiland, J., Wilhelmsson, H. Coherent Non-Linear Interaction of Waves in Plasmas. Pergamon Press, 1977. 224p.
  7. Буц В. А. Хаотическая динамика линейных систем // Электромагнитные волны и электронные системы. 2006, Т. 11. № 11. С. 65-70.
  8. Buts, V.A., Nerukh, A.G. Elements Chaotic Dynamics in Linear Systems // The Sixth International Kharkov Symposium on Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter and Submillimeter Waves and Workshop on Terahertz Technologies. Kharkov. Ukraine. June 25-30. 2007. Vol. 1. Р. 363-365.
  9. Buts, V.A., Nerukh, A.G., Ruzhytsка, N.N., and Nerukh, D.A. Wave Chaotic Behaviour Generated by Linear Systems // Springer. Opt. Quant Electron. 2008. Vol. 40. P. 587-601.

Асимптотическое приближение Келлера как следствие обобщенного решения краевой задачи дифракции волн на гладком выпуклом теле / Keller’s Asymptotical Approximation as a Consequence of Generalized Solution to the Boundary-Value Problem of the Diffraction of Waves by Smooth Convex Body

Апельцин В. Ф. / Apeltsin, V. Ph.
Московский государственный технический университет им Н.Э. Баумана / Bauman Moscow State Technical University
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1503-034045

Апельцин В. Ф. Асимптотическое приближение Келлера как следствие обобщенного решения краевой задачи дифракции волн на гладком выпуклом теле // Физические основы приборостроения. 2015. Т. 4. № 3(16). С. 34–45.
Apeltsin, V. Ph. Keller’s Asymptotical Approximation as a Consequence of Generalized Solution to the Boundary-Value Problem of the Diffraction of Waves by Smooth Convex Body // Physical Bases of Instrumentation. 2015. Vol. 4. No. 3(16). P. 34–45.


Аннотация: Показано, что известные формулы Келлера, полученные их автором из эвристических соображений, и описывающие электромагнитное поле, рассеянное гладким выпуклым металлическим телом в области тени и в освещенной области в высокочастотном случае, могут быть выведены непосредственно из обобщенной постановки краевой задачи дифракции, в рамках неполного проекционного метода. При этом, в качестве базиса по радиальной координате используются ортонормированные на полу бесконечном интервале функции Зоммерфельда, цилиндрические функции комплексного переменного индекса, зависящие от угловой координаты.

Abstract: It is shown, that well known Keller’s formulas which describe electromagnetic field scattered by smooth, convex, metal body in the domain of shadow as well as in the illuminated domain for short-wave case, and derived by their author on using heuristic reasons, can be derived directly from generalized statement of the boundary-value diffraction problem on using non-complete projection approach. At that, radial basis functions of the approach are orthonormalized Sommerfeld’s functions of radial coordinate over the half-infinite interval, cylindrical functions with complex variable indexes of angular coordinate.

Ключевые слова: формулы Келлера, металлическое тело, обобщенное решение, проекционный метод, инвариантная форма решения, high frequency asymptotic, Keller’s formulas, metallic body, generalized solution, projection approach, формулы Келлера


Литература / References
  1. Зоммерфельд А. Дифференциальные уравнения в частных производных физики. М.: И.Л., 1950.
  2. Бабич В. М., Булдырев В. С. Асимптотические методы в теории дифракции коротких волн. М.: Наука, 1972.
  3. Тихонов А. Н., Самарский А. А. Уравнения математической физики. М.: Наука, 1977.
  4. Функциональный анализ / Под ред. С.Г. Крейна. М.: Наука, 1972.
  5. Градштейн И. С., Рыжик И. М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М:. Физматлит, 1963.

Интегральные граничные условия для потоков носителей заряда в тонком плоскопараллельном слое / Integrated Boundary Conditions for Charge Carriers Flows in a Thin Plane-Parallel Layer

Керими М.Б. / Kerimi, M. B.
Технологический центр АН Туркменистана / Technological Center of Turkmenistan Academy of Science
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1503-046057

Керими М.Б. Интегральные граничные условия для потоков носителей заряда в тонком плоскопараллельном слое // Физические основы приборостроения. 2015. Т. 4. № 3(16). С. 46–57.
Kerimi, M. B. Integrated Boundary Conditions for Charge Carriers Flows in a Thin Plane-Parallel Layer // Physical Bases of Instrumentation. 2015. Vol. 4. No. 3(16). P. 46–57.


Аннотация: Рассмотрены физические основы и математическое описание распространения дифференциальных потоков носителей заряда в тонких плоскопараллельных слоях твердотельных структур. Обоснован интегральный вид граничных условий к кинетическому уравнению в приближении времени релаксации для слоя твердотельной структуры. Показаны пределы корректности этого описания.

Abstract: Physical principles and the mathematical description of charge carriers differential flows distribution in thin plane-parallel solid-state structure’s layers are viewed. The integrated view of boundary conditions to the kinetic equation in relaxation time approach for a solid-state structure layer is proved. Limits of this description correctness of are shown.

Ключевые слова: гомогенность, дифференциальный поток, носители заряда, рассеяние. граничные условия, кинетическая теория, layer boundary, homogeneity, differential flow, charge carriers, scattering. boundary conditions, гомогенность


Литература / References
  1. Зи С. Физика полупроводниковых приборов. Т. 2. М.: Мир. 1984. 456 с.
  2. Божков В. Г., Торхов Н. А., Ивонин И. В., Новиков В. А. Исследование свойствповерхностиарсенида галлия методом сканирующей атомно-силовой спектроскопии // ФТП. 2008. T. 42. Вып. 5. С. 546-554.
  3. Торхов Н. А., Новиков В. А. Фрактальная геометрия поверхностного потенциала электрохимически осажденных пленок платины и палладия // ФТП. 2009. Т. 43. Вып.8. С. 1109-1117.
  4. Середин П. В., Гордиенко Н. Н., Глотов А. В., Журбина И. А., Домашевская Э. П., Арсентьев И. Н., Шишков М. В. Влияние буферного пористого слоя и легирования диспрозием на внутренние напряжения в гетероструктурах GaInP: Dy/Por-GaAs/Gaas (100) // ФТП. 2009. T.43. Вып.8. С. 1137-1142.
  5. Конников С. Г., Гуткин А. А., Заморянская М. В., Попова Т. Б., Ситникова А. А., Шахмин А. А., Яговкина М. А. Комплексная диагностика гетероструктур с квантово-размерными слоями // ФТП. 2009. T. 43. Вып.9. С. 1280-1287.
  6. Мизеров А. М., Жмерик В. Н., Кайбышев В. К., Комиссарова Т. А., Масалов С. А., Иванов С. В. Особенности молекулярно-пучковой эпитаксии слоев GaN (0001) и GaN (0001Ї) при использовании различных способов активации азота // ФТП. 2009. T. 43. Вып. 8. С. 1096-1101.
  7. Путято М. А., Болховитянов Ю. Б., Василенко А. П., Гутаковский А. К. Кристаллическое совершенство пленок GaP, выращенных методом молекулярной эпитаксии на подложках Si с использованием атомарного водорода // ФТП. 2009. Т. 43. Вып.9. С. 1275-1279.
  8. Панин А. В., Шугуров А. Р., Ивонин И. В., Шестериков Е. В. Роль распределения напряжений на границе раздела пленка-(барьерный подслой) в формировании силицидов меди // ФТП. 2010. Т. 44. Вып. 1. С. 118-126.
  9. Алексеев А. Н., Красовицкий Д. М., Петров С. И., Чалый В. П. Получение слоев GaN с пониженной плотностью дислокаций методом молекулярно-лучевой эпитаксии // ФТП. 2012. Т. 46. Вып. 11. С. 1460-1462.
  10. Ming-Yang Li, Yumeng Shi, Chia-Chin Cheng, Li-Syuan Lu, Yung-Chang Lin, Hao-Lin Tang, Meng-Lin Tsai, Chih-Wei Chu, Kung-Hwa Wei, Jr-Hau He, Wen-Hao Chang, Kazu Suenaga, Lain-Jong Li. Epitaxial Growth of a Monolayer WSe2-MoS2 Lateral p-n Junction with an Atomically Sharp Interface // Science 31 July 2015. Vol. 349. No. 6247. P. 524-528. DOI: 10.1126/Science.Aab4097
  11. Аскеров Б. М. Электронные явления переноса в полупроводниках. М.: Наука. 1985. 310 с.
  12. Гантмахер В. Ф., Левинсон И. Б. Рассеяние носителей тока в металлах и полупроводниках. М.: Наука. 1984.
  13. Занавескин М. Л. Атомно-силовая микроскопия в исследовании шероховатости наноструктурированных поверхностей. Автореферат кандидатской диссертации. Москва. Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова РАН.
  14. Соболев В. В. Перенос лучистой энергии в атмосферах звезд и планет. М.: ГИТТЛ. 1956. 392c.
  15. Kerimi, M. B. The Solution of the Kinetic Equation with Integrated Boundary Conditions for a Plane-Parallel Layer of Solid- State Structure. European Science and Technology // 7th International Scientific Conference. Munich, April 23-24 th, 2014. Materials of the Conference. Vol. II. P. 473-482.
  16. Kerimi, M. B. Charge Carriers Flux Losses at Boundary of Two-Layer Structure // the Development of Science in the 21st Century: Natural and Technical Sciences. The Collection of Scientific Papers, Ron Bee & Associates, New York. 2015, pp.68-76, DOI: 10.17809/06 (2015) 09. http://archiv.gpscience.org/wp-content/uploads/2015/05/0415_ny68-76.pdf
  17. Лесовик Г.Б., Садовский И.А. Описание квантового электронного транспорта с помощью матриц рассеяния // УФН. 2011. Т. 181. № 10, С. 1041-1096.
  18. Керими М. Б. Рекомбинация носителей заряда на границе плоскопараллельных слоев твердотельной структуры // Научно-технический журнал Ферганского Политинститута, специальный выпуск (Материалы международной конференции). 2014. С. 22-26.
  19. Керими М. Б., Сидняев Н. И. Распространение тепла в тонком плоскопараллельном слое // Межународная туркмено-турецкая научно-практическая конференция. Ашхабад, 2013.
  20. Керими М. Б. Граничные условия для потоков в тонких плоскопараллельных слоях // Тезисы докладов международной конференции Туркменистан, Ашхабад. 12-14 июня 2015. С. 115-116.

Расчет оптической схемы интерферометра с вращающейся пластинкой и исследование возможных искажений формы линий в восстанавливаемых спектрах / Calculation of the Optical Scheme of the Rotating Plate Interferometer and Research of Possible Distortions of the Form of Lines in the Restored Spectra

Башкин С. В. / Bashkin, S. V.
Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана / Bauman Moscow State Technical University
Голяк Иг.С. / Golyak, Ig.S.
Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана / Bauman Moscow State Technical University
Лельков М. В. / Lelkov, M. V.
Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана / Bauman Moscow State Technical University
Морозов А. Н. / Morozov, A. N.
Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана / Bauman Moscow State Technical University
Светличный С. И. / Svetlichnyi, S. I.
Институт энергетических проблем химической физики им. В. Л. Тальрозе РАН / RUS Институт энергетических проблем химической физики им. В. Л. Тальрозе РАН
Табалин С. Е. / Tabalin, S. E.
Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана / Bauman Moscow State Technical University
Фуфурин И. Л. / Fufurin, I. L.
ЗАО «Центр прикладной физики МГТУ им. Н. Э. Баумана» / RUS ЗАО «Центр прикладной физики МГТУ им. Н. Э. Баумана»
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1503-058067

Башкин С. В., Голяк Иг.С., Лельков М. В., Морозов А. Н., Светличный С. И., Табалин С. Е., Фуфурин И. Л. Расчет оптической схемы интерферометра с вращающейся пластинкой и исследование возможных искажений формы линий в восстанавливаемых спектрах // Физические основы приборостроения. 2015. Т. 4. № 3(16). С. 58–67.
Bashkin, S. V., Golyak, Ig.S., Lelkov, M. V., Morozov, A. N., Svetlichnyi, S. I., Tabalin, S. E., Fufurin, I. L. Calculation of the Optical Scheme of the Rotating Plate Interferometer and Research of Possible Distortions of the Form of Lines in the Restored Spectra // Physical Bases of Instrumentation. 2015. Vol. 4. No. 3(16). P. 58–67.


Аннотация: Рассмотрена принципиальная оптическая схема и технические параметры отдельных конструктивных элементов интерферометра с вращающейся пластинкой. Проведен расчет оптической схемы с помощью программного продукта «ZEMAX». При вычислениях параметров оптических элементов оптимизировались значения сферических аберраций, а также эффективность сбора энергии на фотоприемнике (fraction of encircled energy). Исследован характер искажений формы спектральных линий в восстанавливаемых спектрах, вызванных нелинейной зависимостью разности оптического хода лучей в интерферометре от угла поворота пластинки. Для пластинки из ZnSe приведены результаты математического моделирования вносимых в восстанавливаемый спектр искажений, исследованы возможности цифровой фильтрации спектров путем свертки интерферограмм с функцией аподизации. Настоящая статья ставит перед собой задачу предложить оптическую схему, принципиально реализуемую на практике, указать возможности предлагаемого прибора, а также описать возможные искажения спектральных данных.

Abstract: Optical scheme and technical parameters of individual structural elements of the interferometer with a rotating plate is considered. The calculation of the optical scheme carried out using software «ZEMAX». In calculating have been optimized the parameters of the optical elements, values of spherical aberration and the energy collection efficiency on photodetector (fraction of encircled energy). The distortion pattern shape of instrumental function in the spectra due to the nonlinear dependence of the optical path difference in the interferometer beam from the angle of rotation of the plate was investigated. For a plate of ZnSe results of mathematical modeling of distortion in restoring data are represented, the possibilities of digital filtering by convolution of the spectra of interferograms with apodization function are investigated. This article is aimed to provide an optical scheme, principally realized in practice, specify the capabilities of the proposed device, as well as describe the possible distortion of the spectral data.

Ключевые слова: интерферометр, оптическая схема, система сканирования, цифровая фильтрация, аподизация, Fourier spectrometer, interferometer, optical scheme, scanning system, digital filtering, интерферометр


Литература / References
  1. Бойко А. Ю., Голяк Иг.С., Голяк Ил.С., Дворук С. К., Доровских А. М., Есаков А. А., Корниенко В. Н., Косенко Д. В., Кочиков И. В., Морозов А. Н., Светличный С. И., Табалин С. Е. Статический Фурье-спектрометр видимого диапазона // Известия РАН, Энергетика. 2010. № 2. С. 12-21.
  2. Горбунов Г. Г., Мошкин Б. Е. Фурье-спектрометры для исследования планетных атмосфер // Научно-технический вестник Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики. 2004. № 13. С. 157-165.
  3. Горбунов Г. Г., Егорова Л. В., Еськов Д. Н., Таганов О. К., Серегин А. Г. Новые применения фурье-спектрометров // Оптический журнал. 2001. Т. 68. № 8. С. 81-87.
  4. Архипов В. В. Системы сканирования быстросканирующих фурье-спектрометров // Оптический журнал. 2010. Т. 77. № 7. С. 38-46.
  5. Wadsworth, W., Dybwad, J. P. A Very Fast Imaging FT Spectrometer for on Line Process Monitoring and Control // (ISAM, VVDC, IEMB). International Society for Optics and Photonics, 1999. Vol. 3537. P. 54-61.
  6. Wadsworth, W., Dybwad, J.P. Rugged High-Speed Rotary Imaging Fourier Transform Spectrometer for Industrial Use // Proc. Of SPIE. 2002. Vol. 4577. P. 83-88.
  7. Морозов А. Н., Светиличный С. И., Табалин С. Е., Фуфурин И. Л. Физические основы расчета интерферометра с вращающейся пластинкой // Оптический журнал. 2013. Т. 80. № 8. С. 37-41.
  8. Справочник технолога — оптика / Под ред. С.М. Кузнецова, М.А. Окатова. Л.: Машиностроение, 1983.
  9. Filler, A.S. Apodization and Interpolation in Fourier Transform Spectroscopy // J. Opt. Soc. Am. 1964. Vol. 54. P. 762-767.

Реализация синтеза частоты для акустооптических спектрометров / Acousto-Optic Frequency Synthesizer for Spectrometers

Мартьянов П.С. / Martyanov, P. S.
Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН / Scientific and Technological Center of Unique Instrumentation of the Russian Academy of Sciences
Савин Ю.В. / Savin, Y. V.
Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН / Scientific and Technological Center of Unique Instrumentation of the Russian Academy of Sciences
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1503-068072

Мартьянов П.С., Савин Ю.В. Реализация синтеза частоты для акустооптических спектрометров // Физические основы приборостроения. 2015. Т. 4. № 3(16). С. 68–72.
Martyanov, P. S., Savin, Y. V. Acousto-Optic Frequency Synthesizer for Spectrometers // Physical Bases of Instrumentation. 2015. Vol. 4. No. 3(16). P. 68–72.


Аннотация: Представлена разработка радиоэлектронного синтезатора частоты, который должен входить в состав спектрометра. В его основе используется микросхема генерации частот прямого синтеза. Разработанный синтезатор может найти широкое применение в научных и практических приложениях.

Abstract: Development of electronic frequency synthesizer, which should be part of the spectrometer is presented. It is based on using direct frequency synthesis generator chip. Developed synthesizer can find wide application in scientific and practical problems.

Ключевые слова: акустооптический фильтр, цифровой синтез частоты, SPI интерфейс, фильтр нижних частот, frequency synthesizer, acoustooptic filter, digital frequency synthesis, SPI interface, акустооптический фильтр


Литература / References
  1. Пожар В. Э., Пустовойт В. И. Дифракция света на акустической кусочно-однородной волне со скачкообразным изменением фазы // Успехи современной радиоэлектроники. 2006. № 9. С. 47-61.

К 75-летию Вячеслава Александровича Буца / To the 75 th Birthday of Vyacheslav Alexandrovich Butz

Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1503-001002

К 75-летию Вячеслава Александровича Буца // Физические основы приборостроения. 2015. Т. 4. № 3(16). С. 1–2.
To the 75
th Birthday of Vyacheslav Alexandrovich Butz // Physical Bases of Instrumentation. 2015. Vol. 4. No. 3(16). P. 1–2.


Аннотация:

Abstract:

Ключевые слова:


Литература / References