Мультигармонічні процеси в лазерах на вільних електронах клістронного типу

Abstract

Об’єкт дослідження – процеси випромінювання електромагнітних хвиль реля- тивістськими електронними пучками (РЕП) в мультигармонічних лазерах на вільних електронах (ЛВЕ) клістронного типу з підсилювачем хвилі просторового заряду. Предмет дослідження – динаміка електромагнітних хвиль в мультигармонічних ЛВЕ клістронного типу з урахуванням множинних трихвильових параметричних взаємодій. Мета роботи – встановлення основних фізичних закономірностей, що пов’язані з формуванням мультигармонічними ЛВЕ клістронного типу потужного електромагнітного випромінювання з широким частотним спектром в міліметровому-інфрачервоному діапазонах довжин хвиль. Методи дослідження – у роботі використали квазігідродинамічне рівняння, рівняння неперервності та рівняння Максвела. Для розв’язання задач руху та рівняння неперервності застосовували метод усереднених характеристик. Для розв’язання польової задачі використовували метод повільно змінних амплітуд. Також застосовували стандартні числові методи. В рамках квадратичного нелінійного наближення проведено аналіз підсилювальних характеристик однопотокового супергетеродинного ЛВЕ, який використовує два механізми підсилення електромагнітного сигналу: механізм параметричного підсилення електромагнітної хвилі з використанням традиційного ондулятора з поперечним періодично-реверсійним магнітним полем та додатковий механізм підсилення з використанням поздовжнього електростатичного ондулятора. Отримано та проаналізовано вираз для інкременту зростання хвиль, який пов’язаний з як параметричною нестійкістю поперечних хвиль, так і параметричною нестійкістю поздовжніх хвиль в електростатичному ондуляторі. Продемонстрована перспективність використання таких супергетеродинних ЛВЕ як потужних підсилювачів у міліметровому-субміліметровому діапазоні довжин хвиль.