350 rub
Journal Nonlinear World №10 for 2009 г.
Article in number:
Classification of Spatial Focusings of Videopulses in Plasma on the Basis of the Catastrophe Theory
Keywords:
propagation of electromagnetic waves dispersive media
wave theory of catastrophes
caustics
focusing
short-wave asymptotics
Authors:
I.V. Allin, A.S. Kryukovsky, D.S. Lukin, D.V. Rastyagaev
Abstract:
In work the processes of propagation and focusing of electromagnetic pulses in dispersive media by methods of the wave catastrophe theory are considered. The asymptotic methods based on the ray approach are applied to the description of processes of wave propagation in a short-wave case. However in conditions of a space focusing of a broadband signal caused by curvature of an initial wave field (or conditions of a signal propagation in medium) an electromagnetic field is not described by a linear superposition of rays (geometro-optical, edge, time), there are nonlinear effects connected to caustics and their singularities.
The modelling problem of propagation of an electromagnetic signal with the curved initial wave front in cold homogeneous plasma is considered. For the description of a field structure the integrated representation of the solution of the Klein-Gordon equation is used. It is well known, that at construction of the asymptotic decision the basic contribution is brought by saddle points of phase function of the integrated solution. For the analysis of types of saddle points in work the wave catastrophe theory allowing to execute classification of types of the singular points and the appropriate focal structures, arising in a task is used.
The influence of pulse final duration propagating in dispersive medium is investigated. Is shown, that the focusings of rectangular pulses in homogeneous plasma are spatial and correspond one-dimensional (cuspoid) and two-dimensional focusings. In work the classification of space - time focusings is carried out, the uniform asymptotic expressions for wave fields are constructed in the field of such focusings. In the work the new classes of special functions of wave catastrophes describing spatial focusing at signal propagation are constructed. The modeling which has allowed to describe wave effects in the field of signal focusings and to take into account edge effects connected to edge temporary rays is carried out.
Pages: 727-739
References
- Крюковский А.С., Растягаев Д.В., Вергизаев И.А. Трехмерные пространственно временные фокусировки волновых полей типа катастроф // РЭ. 1999. Т. 44. № 4. С. 455 - 462.
- Крюковский А.С., Лукин Д.С. Краевые и угловые катастрофы в равномерной геометрической теории дифракции: Учеб. пособие. М.: МФТИ, 1999.
- Крюковский А.С., Лукин Д.С., Растягаев Д.В. Особенности пространственной фокусировки
широкополосного излучения в диспергирующих средах с поглощением //
Сверхширокополосные сигналы в радиолокации, связи и акустике // Сб. докл. Второй
Всеросс. научн. конференции-семинара. г. Муром, 4-7 июля 2006 г. / Муромский
институт Владимирского ГУ.
Муром: Полиграфический центр МИ ВлГУ. 2006. С.42 - 46. - Анютин А.П. ВГТД видеосигналов в однородной среде // Труды XIII Всесоюзной конф. по распространению радиоволн (г. Горький, 1981) / М.: Наука. 1981. Ч. 2. С. 251 - 254.
- Крюковский А.С., Лукин Д.С., Растягаев Д.В. Пространственные фокусировки видеосигналов типа катастроф // Труды LVIII Научной сессии, посвященной Дню радио РНТОРЭС им. А.С. Попова. (14 - 15.05.2003 г.). М.: ИПРЖР. 2003. Т. 1. С.180 - 182.
- Крюковский А.С., Лукин Д.С., Растягаев Д.В. Пространственная фокусировка широкополосных сигналов // Сверхширокополосные сигналы в радиолокации, связи и акустике: Сб. докл. Всеросс. научн. конф. (г. Муром, 1-3.06.2003 г.). Муром: Муромский институт (филиал) Владимирского ГУ, Полиграфический центр МИ ВлГУ. 2003. С. 33 - 36.
- Крюковский А.С., Лукин Д.С., Растягаев Д.В. Пространственная фокусировка видеоимпульсов в диспергирующих средах // Труды РНТОРЭС им. А.С. Попова. Сер. Сверхширокополосные сигналы и сверхкороткие импульсы в радиолокации, связи и акустике. 2005. В. I. С. 19 - 21.
- Крюковский А.С., Лукин Д.С. Построение равномерной геометрической теории дифракции методами краевых и угловых катастроф // РЭ. 1998. Т. 43. № 9. С. 1044 - 1060; Крюковский А.С., Лукин Д.С.Определение структуры коротко волнового поля в областях одномерной фокусировки в плоскослоистой среде // Труды VI конф. молодых ученых. МФТИ. М.: МФТИ. 1981. С. 218 - 227. Рук .деп. в ВИНИТИ 2 июля 1981, № 3278- 81.
- Крюковский А. С., Лукин Д. С. Локальное асимптотическое описание электромагнитного поля в окрестности каустического острия в плоско-слоистой среде // Вопросы дифракции электромагнитных волн. Межвед. сборник. М.: МФТИ. 1982. С. 40 - 45.
- Крюковский А.С., Лукин Д.С., Палкин Е.А. Равномерные асимптотики интегралов от быстро осциллирующих функций с вырожденными седловыми точками: Препринт / М.: ИРЭ АН СССР. 1984. Т.41 (413).
- Крюковский А.С.Локальные равномерные асимптотики волновых полей в окрестности основных и краевых каспоидных каустик // Радиотехника и электроника. 1996. T.41. № 1. C. 59 - 65.
- Анютин А.П. Асимптотическая теория распространения радиосигналов в неоднородной плазме // Распространение радиоволн в ионосфере. М.: ИЗМИР АН СССР. 1978. С. 19 - 28.
- Крюковский А.С., Лукин Д.С., Растягаев Д.В. Теория пространственной фокусировки видеоимпульсов в диспергирующих средах // Электромагнитные волны и электронные системы. 2007. Т.12. № 8. С.15 - 25.