Множинні трихвильові резонансні взаємодії в пролітній секції двопотокового супергетеродинного ЛВЕ з поздовжнім електричним полем

Автори О.В. Лисенко , Ю.Ю. Волк , Г.А. Олексієнко , М.О. Коровай , А.Т. Шевченко
Приналежність

Сумський державний університет, вул. Римського-Корсакова, 2, Суми, Україна

Е-mail lysenko_@ukr.net
Випуск Том 13, Рік 2021, Номер 4
Дати Одержано 10 червня 2021; у відредагованій формі 09 серпня 2021; опубліковано online 20 серпня 2021
Посилання О.В. Лисенко, Ю.Ю. Волк, Г.А. Олексієнко, та ін., Ж. нано- електрон. фіз. 13 № 4, 04027 (2021)
DOI https://doi.org/10.21272/jnep.13(4).04027
PACS Number(s) 41.60.Cr, 52.59.Ye
Ключові слова Супергетеродинний лазер на вільних електронах (6) , Двопотокова нестійкість (6) , Трихвильовий параметричний резонанс (3) , Хвилі просторового заряду (4) , Повздовжнє електричне поле.
Анотація

У поданій роботі в рамках нелінійного кубічного наближення проведено аналіз можливості керування параметрами широкого частотного спектра у мультигармонічних двопотокових лазерах на вільних електронах клістронного типу за допомогою поздовжнього електричного поля. Як базові використано квазігідродинамічне рівняння, рівняння неперервності та рівняння Максвела. За допомогою методу усереднених характеристик отримано систему диференціальних рівнянь, які описують динаміку амплітуд гармонік хвиль супергетеродинного лазера на вільних електронах. З'ясовано, що в досліджуваній системі можлива реалізація множинних трихвильових параметричних резонансів між гармоніками хвилі просторового заряду. У цьому разі має місце одночасна трихвильова резонансна взаємодія між багатьма трійками гармонік хвилі просторового заряду. Такі трихвильові резонанси до того ж пов'язані між собою через певні загальні гармоніки. Продемонстровано, що умови множинних трихвильових параметричних резонансів між гармоніками хвилі просторового заряду, які зростають через двопотокову нестійкість, в двопотоковому електронному пучку зберігаються, незважаючи на зміну швидкості двопотокового електронного пучка під впливом поздовжнього електричного поля. З'ясовано, що поздовжнє прискорювальне електричне поле призводить до значного збільшення ширини частотного спектра мультигармонічної хвилі просторового заряду. Уповільнююче електричне поле призводить до зменшення ширини спектру частоти цієї хвилі, але рівень насичення гармонік збільшується. Запропоновано використовувати прискорювальне електричне поле в пролітній секції мультигармонічного двопотокового супергетеродинного лазера на вільних електронах для формування потужних мультигармонічних електромагнітних сигналів із широким частотним спектром, включаючи ультракороткі кластери.

Перелік посилань