光双安定系におけるストカスティック共鳴

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09440154
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 河本 敏郎 神戸大学, 理学部, 助教授 (70192573)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 國友 正和 神戸大学, 理学部, 教授 (40031348) ; 福田 行男 神戸大学, 理学部, 教授 (40025482)
• Keywords: ストカスティック共鳴 / 光双安定性 / ノイズ光

Research Abstract

前年度に製作したノイズ光発生制御システムと出力光スペクトル解析システムを用いて、光双安定系におけるスト力スティック共鳴の実験を行った。ノイズの相関時間を変えたストカスティック共鳴の観測を行い、実験結果と計算機シミュレーションの結果を比較検討した。
1. 光共振器を用いた光双安定系の製作とストカスティック共鳴の実験: チタンサファイアレーザーの出力光を電気光学素子を入れた光共振器に通し、その透過光強度に比例したドライブ電圧として電気光学素子にフィードバックすることにより、ハイブリッド型光双安定系を製作した。この光双安定系においてストカスティック共鳴の実験を行った。小振幅の周期的変調が混入した振幅ノイズ光を入射させ、出力光のスペクトルを測定した結果、ノイズ振幅を増加させたときのS/N比がストカスティック共鳴に特有の振舞いを示すことが確認された。
2. 入力ノイズの相関時間を変えたストカスティック共鳴の実験: 計算機によって、様々な相関時間をもつノイズ波形をつくり、その波形で変調したノイズ光を周期的信号と混ぜて光双安定系に入射させ、ストカスティック共鳴の振る舞いの違いを調べた。実験から、雑音相関時間が小さいほどS/N比のピーク値が大きく、共鳴の幅が狭く、ピークを与える雑音強度が小さいという結果が得られた。
3. 計算機シミュレーション: 適用範囲の広い、単純な双安定モデルを用いて計算機シミュレーションを行った。計算機シミュレーションは、4次関数の双安定ポテンシャル項を持つ過減衰系のLangevin方程式を用いて行った。ノイズの相関時間に対するストカスティック共鳴のピークの高さ、位置、及び幅の変化について、計算結果は実験結果をよく再現した。

Research Products

• [Publications] M.Misono: "Stochastic Rescnance in an Optical Bistable System Driven by Colored Noise" Opt.Commun.152. 255-258 (1998)
• [Publications] M.Misono: "Noise-Color Dependence of Stochastic Resonance Signals in a Hybrid Optical Bistable System" J.Phys.Soc.Jpn.67・7. 2162-2165 (1998)
• [Publications] T.Kohmoto: "Echo Modulation in Nuclear Multilevel Systems" Phys.Lett.A. 245. 317-328 (1998)
• [Publications] M.Misono: "Noese-Enhanced Transmission of Information in a Bistable System" Phys.Rev.E. 58・5A. 5602-5607 (1998)