High-frequency oscillations in low-dimensional conductors and semiconductor superlattices induced by current in stack direction

A narrow energy band of the electronic spectrum in some direction in low-dimensional crystals may lead to a negative differential conductance and N-shaped I-V curve that results in an instability of the uniform stationary state. A well-known stable solution for such a system is a state with electric field domain. We have found a uniform stable solution in the region of negative differential conductance. This solution describes uniform high-frequency voltage oscillations. Frequency of the oscillation is determined by antenna properties of the system. The results are applicable also to semiconductor superlattices.Comment: 8 pages, 3 figure

Electron Bloch Oscillations and Electromagnetic Transparency of Semiconductor Superlattices in Multi-Frequency Electric Fields

We examine phenomenon of electromagnetic transparency in semiconductor superlattices (having various miniband dispersion laws) in the presence of multi-frequency periodic and non-periodic electric fields. Effects of induced transparency and spontaneous generation of static fields are discussed. We paid a special attention on a self-induced electromagnetic transparency and its correlation to dynamic electron localization. Processes and mechanisms of the transparency formation, collapse, and stabilization in the presence of external fields are studied. In particular, we present the numerical results of the time evolution of the superlattice current in an external biharmonic field showing main channels of transparency collapse and its partial stabilization in the case of low electron density superlattices

Solution of the problem of catastrophic relaxation of homogeneous spin precession in superfluid 3^3He-B

The quantitative analysis of the "catastrophic relaxation" of the coherent spin precession in $^3$He-B is presented. This phenomenon has been observed below the temperature about 0.5 T$_c$ as an abrupt shortening of the induction signal decay. It is explained in terms of the decay instability of homogeneous transverse NMR mode into spin waves of the longitudinal NMR. Recently the cross interaction amplitude between the two modes has been calculated by Sourovtsev and Fomin \cite{SF} for the so-called Brinkman-Smith configuration, i.e. for the orientation of the orbital momentum of Cooper pairs along the magnetic field, ${\bf L}\parallel {\bf H}$. In their treatment, the interaction is caused by the anisotropy of the speed of the spin waves. We found that in the more general case of the non-parallel orientation of ${\bf L}$ corresponding to the typical conditions of experiment, the spin-orbital interaction provides the additional interaction between the modes. By analyzing experimental data we are able to distinguish which contribution is dominating in different regimes.Comment: 6 pages, 1 figure, submited to JETP letter

Phonons in magnon superfluid and symmetry breaking field

Recent experiments [1],[2] which measured the spectrum of the Goldstone collective mode of coherently precessing state in 3He-B are discussed using the presentation of the coherent spin precession in terms of the Bose-Einstein condensation of magnons. The mass in the spectrum of the Goldstone boson -- phonon in the superfluid magnon liquid -- is induced by the symmetry breaking field, which is played by the RF magnetic fieldComment: 2 pages, JETP Letters style, no figures, version accepted in JETP Letter

Theoretical backgrounds of nonlinear THz spectroscopy of semiconductor superlattices

We consider terahertz absorption and gain in a single miniband of semiconductor superlattice subject to a bichromatic electric field in the most general case of commensurate frequencies of the probe and pump fields. Using an exact solution of Boltzmann transport equation, we show that in the small-signal limit the formulas for absorption always contain two distinct terms related to the parametric and incoherent interactions of miniband electrons with the alternating pump field. It provides a theoretical background for a control of THz gain without switching to the negative differential conductivity state. For pedagogical reasons we present derivations of formulas in detail.Comment: 14 page

Експериментальна оцінка ефективності побудови багатоканальних приймачів сигналів за технологією SDR

Introduction. The SDR technology makes it possible to build multichannel signal receivers for replacing single-channel devices. In this the amount of real time calculations grows considerably. For these calculations it is expedient to apply parallel computations based on the multi-core central and graphic processors. The theoretical efficiency evaluation of the such receivers ignores many factors. The purpose of the article is an experimental efficiency evaluation of the SDR multichannel signal receivers’ construction.Modeling, analysis and testing. The multichannel research firmware receiver consisted of an SDR receiver, a USB controller and a computer. On a computer in a single server shell worked functionally completed software signal processingmodules.They provided reception of IQ-samples from the SDR receiver, their transfer to zero frequency, low-frequency filtration with decimation of the received samples. The experimental dependences of the maximum number of receiving channels from the decimation coefficient are obtained. At a decimation coefficient from 20 to 100 dependencies are hyperbolic, and from 100 to 10000 dependencies are directly proportional. The obtained dependences on the direct proportional section are approximated by the method of least squares. For a selected hardware platform, the proportionality coefficient is 6,1 for filters from 61 to 1001 order and 0,8 for filters from 1001 to 3901 order.Conclusions. It’s possible to increase the number of receiving channels by: increasing the decimation coefficient. The group signal and receiving channel spectrum bandwidth are the source data. Therefore, there is no possibility to increase the number of receiving channels by the decimation coefficient; decreasing filter order. The signal filtering quality depends from the filter order. Therefore, the choice of the filter order requires a compromise. The adequacy of the selected filter order to ensure a qualitative filtration with a given decimation coefficient is experimentally evaluated by the ratio of the given filtration band to the received. The obtained dependencies confirm the theoretical data: to ensure a high-quality filter with the increase of the decimation coefficient the order of the filter should be increased. With a fixed decimation coefficient, in order to achieve qualitative filtration, the order of the filter should be increased. It’s will reduce the number of receiving channels. To increase the number of receiving channels it’s necessary to reduce the order of the filter, which will lead to deterioration of the filtration quality.Технология программно обусловленного радио в сочетании с параллельными вычислениями позволяет строить многоканальные приемники сигналов. Теоретическая оценка эффективности построения таких приемников не учитывает ряда факторов. В статье приведены экспериментально полученные зависимости максимального количества каналов от параметров сформированных каналов приема при программной реализации обработки сигналов. Также приведены зависимости качества выделения каналов от заданных параметров.Технологія радіосистем, які програмно конфігуруються, у поєднанні з паралельними обчисленнями дає змогу будувати багатоканальні приймачі сигналів. Гнучкість таких систем дозволяє для кожного із приймальних каналів побудувати свій тракт подальшої обробки, конфігурація якого залежить від задач, які повинні бути вирішені, та може включати: фільтрацію, демодуляцію, декодування тощо. Такий підхід до побудови багатоканальних приймачів призводить до збільшення кількості обчислень в режимі реального часу. Теоретичне оцінювання ефективності побудови таких приймачів не враховує багатьох чинників, зокрема: обчислювальних можливостей апаратної платформи, використання методів паралельних обчислень, методів цифрової обробки та їх програмної реалізації, оптимальності коду тощо. У статті наведено експериментальне оцінювання ефективності побудови багатоканальних приймачів сигналів за технологією радіосистем, які програмно конфігуруються, на конкретній апаратній платформі. Для збільшення обчислюваних можливостей апаратної платформи цифрова обробка здійснювалась ресурсами графічного процесора. Спеціальне програмне забезпечення для досліджень розроблялось мовою програмування С\# і складалось із функціонально завершених модулів обробки сигналів, об’єднаних у ланцюг, які працювали під управлінням єдиної серверної оболонки. У результаті дослідження отримано експериментальні залежності максимальної кількості каналів від параметрів сформованих каналів приймання і залежності якості фільтрації каналів від заданих параметрів при програмній реалізації обробки сигналів. Отримані результати дозволяють визначити кількість каналів одночасного приймання при заданому коефіцієнті децимації з використанням різних порядів фільтра, а також здійснити оцінку кількості каналів приймання із заданою якістю фільтрації. При обмежених обчислювальних ресурсах кількість програмно реалізованих каналів у багатоканальному приймачі є компромісним значенням, яке залежить від апаратних ресурсів обчислювальної платформи, обраного порядку та параметрів фільтра при заданому коефіцієнті децимації

Self-induced and induced transparencies of two-dimensional and three- dimensional superlattices

The phenomenon of transparency in two-dimensional and three-dimensional superlattices is analyzed on the basis of the Boltzmann equation with a collision term encompassing three distinct scattering mechanisms (elastic, inelastic and electron-electron) in terms of three corresponding distinct relaxation times. On this basis, we show that electron heating in the plane perpendicular to the current direction drastically changes the conditions for the occurrence of self-induced transparency in the superlattice. In particular, it leads to an additional modulation of the current amplitudes excited by an applied biharmonic electric field with harmonic components polarized in orthogonal directions. Furthermore, we show that self-induced transparency and dynamic localization are different phenomena with different physical origins, displaced in time from each other, and, in general, they arise at different electric fields.Comment: to appear in Physical Review