Создание квантовых генераторов радиодиапазона (мазеров) и оптического диапазона (лазеров) является одним из наиболее су­щественных достижений современной технической физики [144]. За короткий промежуток времени приборы и устройства, основан­ные на использовании квантовых генераторов, нашли многие важ­ные применения как в научных исследованиях, так и при реше­нии технических задач, в том числе при создании приборов для весьма точного измерения отрезков времени и частот колебаний; в сверхчувствительных приемниках, примененных, в частности, для локации Венеры и Марса, а также для улавливания слабых сигналов, приходящих из дальних областей Вселенной; для созда­ния тонких пучков мощного излучения в узком частотном диапа­зоне; для получения сверхкоротких импульсов света. Имеются ос­нования ожидать завоевания квантовой электроникой и других важных областей: с ее помощью представляется возможным внес­ти ряд коренных усовершенствований в технику передачи энер­гии и информации, в химическую технологию, в изучение и ис­пользование биологических явлений, в технику изучения и освое­ния управляемых термоядерных реакций.

В основе квантовой электроники лежит явление практически одновременного индуцированного выделения энергии возбужден­ными атомами вещества, в результате чего возникает интенсивное высококогерентное излучение. Это явление было предсказано А. Эйнштейном еще в 1917 г.; в тридцатых годах существенные мысли о его реализации были высказаны В. А. Фабрикантом. Од­нако начало интенсивного развития квантовой электроники отно­сится к 1954—55 гг., когда американский физик Ч. Таунс и совет­ские ученые Н. Г. Басов и А. М. Прохоров независимо и почти одновременно опубликовали статьи, в которых излагались основы теории мазеров и сообщалось о создании радиоспектроскопов вы­сокой разрешающей силы с использованием молекулярных пуч­ков. Позднее, в 1960 г., был создан первый лазер — квантовый ге­нератор онтнческого диапазона.

В связи с разработкой ряда устройств, в которых используют­ся квантовые генераторы, представляет интерес задача о взаимной синхронизации нескольких связанных тем или иным образом ге­нераторов. Приведем постановку этой задачи для частного случая двух взаимодействующих молекулярных генераторов [185]. Если обозначить через Х и х-2 напряженности электрического ноля со­

ответственно в резонаторах первого и второго генераторов, то при ряде упрощающих предположений процессы в генераторах могут быть описаны системой дифференциальных уравнений

М • ••

Х1 "Ь ^ Х1 4~ <^1^1 ~r 4лР 1 (^i) = О,

.. со1 . (ЗЛ)

Ч + - t 4ltP2 (*2) + «аА =

Здесь сої и (о2, Q ж Q2 — соответственно частоты и добротности первого и второго резонаторов, аіг и агі — коэффициенты связи между генераторами (предполагаемые малыми), Рі(хі) и £*2(^2) — усредненные по длине резонаторов поляризации активной среды, являющиеся достаточно сложными функциями своих аргументов.

Основная задача по-прежнему состоит в выяснении условий, при которых несмотря на различие параметров генераторов в пос­ледних будут возбуждаться колебания с общим периодом 2л/м, т. е. в нахождении условий существования и устойчивости перио­дических решений уравнений (3.1) с периодом Т = 2л/со. Как и в рассмотренных выше задачах о взаимной (внутренней) синхрони­зации, этот период заранее неизвестен и подлежит определению в процессе решения. Таким образом, в данной упрощенной поста­новке задача о взаимной синхронизации молекулярных генерато­ров во многом аналогична соответствующей задаче о ламповых генераторах, рассмотренной в § 2. Различие состоит лишь в осо­бенностях структуры нелинейных функций, входящих в уравне­ния движения. Из указанной специфики вытекают своеобразные особенности поведения связанных молекулярных генераторов, изучение которых в различных случаях приводится в цити­рованной выше статье [185], а также в работах [21, 144, 186]. Уравнения колебаний в генераторах обсуждаются в статьях [177, 273].

Существенный прикладной интерес представляют также воз­можности принудительной синхронизации квантовых генераторов

под действием внешних источников (см., папример, работы [72, 193]).