Мощные сверхразмерные мазеры на свободных электронах с трёхмерной распределённой обратной связью

Исследована возможность использования брэгговских резонаторов, реализующих механизм трёхмерной распределённой обратной связи, обеспечивающий синхронизацию излучения и селекцию мод в условиях существенной сверхразмерности по трём пространственным координатам. Для описания электронно-волнового взаимодействия в приборах данного типа в рамках метода связанных волн развита трёхмерная пространственно-временн\'ая усреднённая модель. На этой основе проведено моделирование планарного мазера на свободных электронах, запитываемого полномасштабным электронным пучком ленточной конфигурации с энергией частиц 1 МэВ, током до 140 кА и поперечным сечением около 1×140 см, который формируется на сильноточном ускорительном комплексе У-2 (ИЯФ СО РАН). Продемонстрирована возможность реализации устойчивого узкополосного режима генерации в мазерах на свободных электронах с мультигигаватным уровнем мощности в W-диапазоне частот при поперечных размерах предложенных резонаторов от десятков до сотен длин волн.

На английском языке

High-power spatially extended free-electron masers with three-dimensional distributed feedback

Peskov N.Yu., Egorova E.D., Ginzburg N.S., Sergeev A.S., Arzhannikov A.V. and Sinitsky S.L.

We study the possibility of using Bragg resonators that implement a three-dimensional distributed feedback mechanism ensuring synchronization of radiation and mode selection under conditions of substantial oversize in three spatial coordinates. To describe the electron-wave interaction in devices of this type, a three-dimensional spatiotemporal averaged model was developed within the framework of the coupled wave approach. On this basis, simulations of a planar free-electron maser (FEM) driven by a full-scale electron beam of a sheet configuration with a particle energy of 1 MeV, a current of up to 140 kA, and a cross section of about 1×140 cm, which is formed using a high-current accelerating complex U-2 (BUINP RAS), was carried out. The possibility of achieving a stable narrow-band oscillation regime in FEM with a multi-gigawatt power level in the W band with transverse dimensions of the proposed resonators from tens to hundreds of radiation wavelengths is demonstrated.

DOI: https://doi.org/10.52452/00213462_2023_66_07_575

Пример ссылки для цитирования:

Песков Н.Ю., Егорова Е.Д., Гинзбург Н.С., Сергеев А.С., Аржанников А.В., Синицкий С.Л. Мощные сверхразмерные мазеры на свободных электронах с трёхмерной распределённой обратной связью // Изв. вузов. Радиофизика. 2023. Т. 66, № 7-8. C. 575–584.