Системы накачки комптоновских лазеров на свободных электронах: источники и сверхвысокочастотные ондуляторы

Концепция лазеров на свободных электронах комптоновского типа, работающих в коротковолновых диапазонах при высоком уровне эффективности и мощности, развивается в настоящее время в ИПФ РАН. Целью этих работ является снижение энергии запитывающего релятивистского электронного пучка и, таким образом, увеличение коэффициента полезного действия электронно-волнового взаимодействия в лазерах на свободных электронах, а также достижение относительной компактности генератора. Основой концепции являются сверхвысокочастотные (СВЧ) ондуляторы нового типа — так называемые «летящие» ондуляторы. Статья посвящена результатам текущих исследований данных ондуляторов, приведены результаты их моделирования и «холодных» электродинамических тестов в Ка-диапазоне. Для запитки ондуляторов в указанном диапазоне разрабатывается пространственно развитый генератор поверхностной волны черенковского типа на основе сильноточного ускорителя «Синус-6» с энергией частиц 0,5 МэВ, током 5 кА и длительностью импульса 25 нс. Требуемый субгигаваттный уровень мощности выходного излучения в сочетании с высокой стабильностью режима узкополосной генерации достигается в условиях существенной сверхразмерности путём использования двумерной распределённой обратной связи, реализуемой в замедляющей структуре с двумерно-периодической гофрировкой. Приведены расчётные параметры и результаты моделирования генератора поверхностной волны, предназначенного для запитки СВЧ ондуляторов, с частотой 32 ГГц и мощностью 0,5 ГВт.