Песков Н.Ю.
Егорова Е.Д.
Гинзбург Н.С.
Сергеев А.С.
Аржанников А.В.
Синицкий С.Л.
 Статья на сайте eLibrary

Для достижения мультигигаваттного уровня мощности микроволнового излучения в мазерах на свободных электронах (МСЭ) планарной геометрии предложено использование комбинированного двухзеркального резонатора на основе «трёхмерного» (3D) и «одномерного» (1D) брэгговских рефлекторов. В рамках квазиоптической модели исследована возможность создания МСЭ данного типа в W-диапазоне частот на базе ускорителя У-2, формирующего ленточный электронный пучок с поперечным сечением 1 × 140 см. Показано, что в предложенной схеме входной брэгговский 3D-рефлектор, реализующий механизм трёхмерной распределенной обратной связи, позволяет обеспечить синхронизацию излучения по обеим поперечным координатам при поперечных размерах системы от десятков до сотен длин волн, а небольшого отражения от выходного «традиционного» брэгговского 1D-рефлектора достаточно для замыкания цепи обратной связи и установления одномодового режима генерации с высоким коэффициентом полезного действия (КПД) и малым уровнем омических потерь. При оптимальных параметрах продемонстрирована возможность получения в разрабатываемом МСЭ стабильного режима узкополосной генерации с электронным КПД около 18-20 % и рекордной мощностью выходного излучения до 20 ГВт.

На английском языке
On using a combined cavity based on three-dimensional and one-dimensional bragg mirrors to produce high-power coherent radiation in a planar free-electron maser
Peskov N.Yu., Egorova E.D., Ginzburg N.S., Sergeev A.S., Arzhannikov A.V. and Sinitsky S.L.

We propose to use a combined two-mirror resonator cavity based on the "three-dimensional'' (3D) and "one-dimensional'' (1D) Bragg reflectors in order to achieve the multi-gigawatt level of microwave power in free-electron masers (FEMs) having the planar geometry. The possibility of creating a FEM of this type in the W-frequency range on the basis of the U-2 accelerator, which forms a ribbon electron beam with a cross section of 1× 140 cm, is investigated within the framework of the quasi-optical model. It is shown that within the proposed scheme, the input Bragg 3D-reflector implementing the mechanism of the three-dimensional distributed feedback allows one to ensure synchronization of radiation in the both transverse coordinates at the transverse dimensions of the system from tens to hundreds of wavelengths, while a small reflection from the output "traditional'' Bragg 1D reflector is sufficient to close the feedback circuit and establish the high-efficiency single-mode generation regime with a low level of ohmic losses. The possibility of obtaining in the developed MSE a stable narrow-band generation regime with an electron efficiency of about 18-20% and a record-breaking output radiation power of up to 20 GW is demonstrated at the optimal parameters.

DOI: https://doi.org/10.52452/00213462_2024_67_11_969