Генерация, усиление и нелинейная трансформация импульсов сверхизлучения релятивистскими электронными пучками и сгустками тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.03, кандидат наук Зотова, Ирина Валерьевна

• Зотова, Ирина Валерьевна
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Зотова, Ирина Валерьевна

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Циклотронное сверхизлучение сгустков электронов,

вращающихся в однородном магнитном поле

1.1 Теория циклотронного сверхизлучения электронного сгустка

при движении в свободном пространстве

1.1.1 Основные уравнения в сопровождающей системе отсчета

1.1.2 Линейная теория. Инкремент сверхизлучателъной неустойчивости

1.1.3 Нелинейная теория циклотронного СИ. Параметры импульсов СИ в лабораторной системе отсчета

1.2 Циклотронное сверхизлучение электронного сгустка в режиме группового синхронизма с волноводной модой

1.2.1 Основные уравнения в сопровождающей системе отсчета

1.2.2 Линейная теория. Инкременты и структура собственных мод активного резонатора, формируемого сгустком электронов, вращающихся в однородном магнитном поле

1.2.3 Нелинейная теория гщклотронного СИ. Переход в лабораторную систему отсчета

1.2.4 Моделирование циклотронного СИ в режиме группового синхронизма на основе кода KARAT

1.2.5 Экспериментальное исследование циклотронного сверхизлучения в миллиметровом диапазоне длин волн

ГЛАВА 2. Черенковское сверхизлучение протяженных электронных сгустков при прямолинейном движении в замедляющих системах

2.1 Теоретическое и экспериментальное исследование черенковского сверхизлучения электронных сгустков при взаимодействии с попутной волной в волноводе, частично заполненном диэлектриком

2.1.1 Анализ в рамках одномерной модели

2.1.2 Моделирование процесса черепковского СИ в волноводе с диэлектрической вставкой на основе кода KARAT

2.1.3 Экспериментальное исследование черепковского сверхизлучения в волноводе с диэлектрической вставкой в 8-ми миллиметровом диапазоне длин волн

2.1.4 Оптимизация формы импульса ускоряющего напряжения с целью повышения пиковой мощности импульсов черепковского СИ

2.2 Черенковское сверхизлучение электронного сгустка при взаимодействии со встречной волной в периодически-гофрированном волноводе с однородными параметрами

2.2.1 Анализ в рамках одномерной модели

2.2.2 Моделирование черепковского СИ в периодически гофрированном волноводе на основе кода KARAT

2.2.3 Экспериментальное исследование черепковского СИ в миллиметровом диапазоне длин волн

2.3 Черенковское сверхизлучение протяженного электронного сгустка, движущегося над гофрированной поверхностью

2.3.1 Квазиоптическая теория черепковского СИ протяженного электронного сгустка при движении над гофрированной поверхностью

2.3.2 Формирование кильватерной волны при движении электронного сгустка над гофрированной поверхностью

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Инкременты абсолютной неустойчивости и структуры собственных мод в системе «электронный пучок-встречная волна» при больших превышениях над порогом

ГЛАВА 3. Сверхизлучение электронных сгустков при движении в бегущей волне накачки или периодическом магнитном поле ондулятора

3.1 Теоретическое и экспериментальное исследование ондуляторного СИ и СИ в процессе вынужденного встречного рассеяния при волноводном распространении излучения

3.1.1 Ондуляторное сверхизлучение в режиме группового синхронизма

3.1.2 Сверхизлучение сгустков электронов, осциллирующих в поле бегущей волны накачки

3.2 PIC моделирование коротковолнового сверхизлучения электронных сгустков с переходом в сопровождающую систему отсчета

3.3 Методы повышения пиковой мощности импульсов сверхизлучения

3.3.1 Генерация импульсов ондуляторного сверхизлучения электронными сгустками с модуляцией энергии частиц по длине сгустка

3.3.2 Генерация «гигантских» импульсов рассеянного излучения на движущемся фронте волны накачки

ГЛАВА 4. Эффекты нестационарного усиления коротких электромагнитных импульсов квазинепрерывными электронными потоками

4.1 Усиление коротких импульсов прямолинейными пучками в условиях черенковского механизма взаимодействия

4.1.1 Теоретический анализ особенностей усиления коротких импульсов стационарными электронными потоками

4.1.2 Экспериментальное наблюдение черенковского усиления импульсов микроволнового сверхизлучения в миллиметровом диапазоне

4.2 Усиление короткого электромагнитного импульса при распространении вдоль квазистационарного электронного пучка в ондуляторе

4.3 Усиление электромагнитных импульсов на основе циклотронного механизма взаимодействия в волноводе с многозаходной винтовой гофрировкой

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Автомодельные решения, описывающие процесс усиления и компрессии коротких электромагнитных импульсов при различных механизмах электронно-волнового взаимодействия

ГЛАВА 5. Самоиндуцированная прозрачность и компрессия электромагнитных импульсов при распространении в электронных потоках в условиях резонансного циклотронного поглощения

5.1 Формирование солитонов в невозбужденном электронном потоке при поперечном распространении короткого импульса по отношению к направлению ведущего магнитного поля

5.2 Самоиндуцированная прозрачность и компрессия электромагнитных импульсов при взаимодействии с попутным электронным потоком

5.3 Эффекты самоиндуцированной прозрачности при взаимодействии электромагнитного излучения со встречным потоком невозбужденных циклотронных осцилляторов

5.3.1 Замедление и остановка электромагнитных импульсов

5.3.2 Использование эффекта нелинейного просветления для модуляг(ии квазистационарных СВЧ-сигналов

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Генерация, усиление и нелинейная трансформация импульсов сверхизлучения релятивистскими электронными пучками и сгустками»

ВВЕДЕНИЕ

Процессы генерации лазерных импульсов коротких в масштабе времен релаксации, а также эффекты, возникающие при резонансном взаимодействии таких импульсов с активными и пассивными двухуровневыми средами, достаточно продолжительное время являются объектом теоретических и экспериментальных исследований в квантовой электронике. Здесь, прежде всего, следует выделить эффект сверхизлучения (СИ) [1 — 11], усиление ультракоротких импульсов света с их одновременной компрессией в активных (инвертированных) средах [12-22], а также эффекты самоиндуцированной прозрачности в пассивных (неинвертированных) средах [23 - 29]. Следует отметить, что, несмотря на детальный теоретический анализ, результаты которого подтверждены значительным числом экспериментальных работ, перечисленные эффекты имеют весьма ограниченное практическое применение. Это связано с тем, что только для узкого класса лазерных сред удается создать условия, при которых длительность генерируемых или усиливаемых импульсов не превышает характерное время фазовой релаксации.

При переходе к анализу излучения ансамблей классических электронов в качестве непосредственных аналогов процессов, приводящих к фазовой релаксации в квантовой электронике, следует рассматривать столкновения частиц между собой или с ионным фоном. Однако в нормальных условиях работы электронно-вакуумных приборов вследствие малых эффективных сечений рассеяния эти процессы не оказывают существенного влияния на взаимодействие частиц с излучением [30]. Вместе с тем в классической электронике принципиальным фактором является движение активной среды и связанная с ним конечность времени жизни частиц в пространстве взаимодействия [31, 32], которое, фактически, определяется временем пролета электрона через резонатор. В частности, указанное время пролета определяет характерную ширину линий усиления [32], соответствующую однородному уширению

линии активного вещества в оптике1. В традиционных условиях в электронных генераторах и усилителях реализуются квазистационарные режимы взаимодействия [30 - 46], в которых длительность как электронных, так и электромагнитных импульсов на порядки превышает время жизни частиц. Процессы, являющиеся классическими аналогами перечисленных выше эффектов сверхизлучения, усиления и самоиндуцированной прозрачности, развиваются в противоположном предельном случае, когда длительность либо электронных, либо электромагнитных импульсов мала в масштабе времени жизни.

Очевидно, описанная выше ситуация имеет место при излучении в вакууме или в различных электродинамических системах пространственно-локализованных электронных ансамблей (сгустков), в которых каждая частица в идеальном случае живет неограниченно долго. При этом размер электронного сгустка в общем случае

-у

может существенно превышать длину излучаемой волны . Соответственно, интенсивное когерентное излучение со всего объема сгустка возникает только в результате развития группировки частиц, механизмы которой аналогичны имеющим место в случае непрерывных электронных потоков. Тем не менее, процесс стимулированного излучения протяженных электронных сгустков имеет определенную специфику, связанную, прежде всего, с выносом энергии из сгустка. Следствием этого, в частности, является принципиально импульсный характер излучения.

Обращаясь к истории вопроса, следует отметить, что аналогия подобных процессов с эффектом сверхизлучения Дике осуждалась в ряде работ [10, 62-73, 1*], где исследовались циклотронный и ондуляторный механизмы излучения сгустков классических электронов. При этом использовались теоретические подходы, которые в оптике соответствуют как модовым моделям (в том числе, модели «крупинки» Дике

1 Кроме того, к фазовой релаксации в классической электронике может приводить разброс частиц по скоростям, неблагоприятное воздействие которого, как правило, ограничивается соответствующим подбором электронно-оптических систем.

2 Здесь следует сделать важное замечание, касающееся неоднозначности использования термина «сверхизлучение» применительно к ондуляторному и черенковскому механизмам взаимодействия. В целом ряде теоретических [47-52], а, в последнее время, и экспериментальных [53 - 58] работ указанный термин используется для обозначения эффектов когерентного излучения коротких в масштабе длины волны сгустков. В этих условиях эффектами группировки можно пренебречь и описывать излучение в приближении заданного движения частиц [59-61 ].

[1]), так и моделям с однонаправленным излучением [2-11]. В работах [62-65, 1*] исследовалось излучение сгустков неизохронных возбужденных осцилляторов с размерами меньше длины волны излучения. Предполагалось, что в начальный момент фазы осцилляторов распределены по случайному закону и, соответственно, поляризация образца отсутствует. Вследствие взаимного влияния осцилляторов через поле излучения наводится вектор макрополяризации, в результате чего ансамбль частиц излучает короткий электромагнитный импульс как единый диполь. В работах [10,66-73] было проанализировано сверхизлучение протяженных электронных образцов с размерами, существенно превышающими длину излучаемой волны. При этом в [66] в качестве исходной модели рассматривался ансамбль невозбужденных циклотронных осцилляторов, помещенных в магнитную ловушку и взаимодействующих с замедленными волнами в диэлектрической среде в условиях аномального эффекта Доплера. В работах [67-73] был исследован альтернативный механизм классического СИ, реализующийся при движении электронов в периодическом магнитном поле ондулятора. При существенном влиянии отражений от границ сгустка такие ансамбли формируют активные электронные резонаторы, обладающие спектром неустойчивых собственных мод [66-69, 1*]. Соответственно, рассматриваемые процессы являются аналогом модового сверхизлучения образцов активных двухуровневых сред. В то же время в условиях, когда отражения малы, волны, распространяющиеся в различных направлениях вдоль протяженного электронного сгустка, фактически можно рассматривать независимо, в результате чего возможен переход к модели однонаправленного сверхизлучения [70 - 73]. В этом случае для излучения единичного импульса длина электронного сгустка должна быть ограничена так называемой кооперативной длиной, под которой, аналогично оптике [9], понимается расстояние, пробегаемое электромагнитной волной относительно активной среды за время развития неустойчивости.

Генерируемое в описанных выше условиях излучение пространственно-ограниченных электронных ансамблей представляет собой ультракороткий одиночный

импульс3 высокой интенсивности и имеет ряд специфических особенностей, отличающих его как от хорошо известного спонтанного излучения, так и от индуцированного излучения квазинепрерывных электронных потоков. В этом смысле сверхизлучение занимает некоторую промежуточную нишу между спонтанным и индуцированным излучением. Действительно, подобно спонтанному излучению, СИ является беспороговым [62 - 73] по плотности частиц4 и, в общем случае, многочастотным (частота излучения зависит от угла наблюдения [62, 1*]). С другой стороны, как и в случае традиционного индуцированного излучения непрерывных электронных потоков в процесс СИ вовлечена группировка частиц [62-73, 1* - 14*]. При этом для получения интенсивного когерентного излучения со всего объема протяженного электронного сгустка помимо развития группировки необходимо взаимное влияние различных частей сгустка, которое реализуется за счет проскальзывания волнового пакета относительно электронов. Соответственно, для описания эффектов сверхизлучения принципиально построение нестационарных моделей.

Сверхизлучение электронных сгустков может, в принципе, реализоваться в свободном пространстве [62 - 73], поскольку для развития СИ неустойчивостей не требуется создание внешней обратной связи, например, за счет постановки зеркал. В этом смысле СИ электронных сгустков представляет интерес для получения когерентного излучения в коротковолновых диапазонах, вплоть до рентгеновского, где реализация эффективных отражателей затруднена. В то же время, очевидно, что эффекты классического сверхизлучения могут быть использованы для генерации ультракоротких электромагнитных импульсов в традиционных для СВЧ электроники сантиметровом и миллиметровом диапазонах, в которых для практической реализации

3 Длительность импульсов СИ определяется обратным инкрементом (см., например, [67, 70]) и в реальных экспериментальных условиях в микроволновом диапазоне составляет 10-15 высокочастотных колебаний. Заметим также, что после высвечивания главного импульса с максимальной амплитудой, как правило, генерируются импульсы меньшей амплитуды.

4 Как в классической, так и квантовой электронике отсутствие порога неустойчивостей (даже с учетом выноса энергии из области взаимодействия) является следствием приближения бесконечного времени жизни ансамблей электронов или инвертированных атомов в электромагнитном поле. К возникновению порогов приводит ограничение времени жизни, обусловленное релаксационными процессами.

эффектов СИ естественно использование волноводных трактов. Здесь следует отметить, что к середине 80-х годов в СВЧ электронике в указанных диапазонах были проведены многочисленные эксперименты по генерации электромагнитных импульсов с длительностью в несколько десятков наносекунд и гигаваттным уровнем мощности [36-46]. При этом сильноточные электронные пучки со взрывоэмиссионных катодов, возбуждающие релятивистские СВЧ генераторы, как правило, имели длительность достаточную для выхода генератора на стационарный режим. Вместе с тем большие возможности для получения коротких субнаносекундных микроволновых импульсов с высокой пиковой мощностью, превышающей мощность, реализующуюся в стационарных режимах генерации, открываются при использовании нестационарных эффектов, которые становятся существенными, когда длина электронных пучков сопоставима с кооперативной длиной и на практике составляет несколько десятков длин волн.5

В цикле работ автора [1*-31*] были разработаны методы генерации мощных субнаносекундных СВЧ импульсов на основе эффектов сверхизлучения электронных сгустков. При этом существенным компонентом проведенных теоретических исследований стал учет волноводного характера распространения излучения. Помимо упомянутых выше циклотронного [1*-3*] и ондуляторного [4*-7*] механизмов, когда электроны осциллируют в однородном или периодическом магнитном поле, исследовано черенковское СИ [8*—12*], реализующееся при прямолинейном движении электронов в замедляющих системах в виде гофрированных волноводов или волноводов с диэлектрической вставкой, а также СИ в процессе вынужденного рассеяния волн [13*,14*].

Проведенный теоретический анализ инициировал проведение экспериментальных исследований [8*,11*,15*-29*] сверхизлучения электронных

5 Следует отметить, что при размерах электронных пучков, значительно превосходящих кооперативную длину, в условиях абсолютной неустойчивости реализуются автомодуляционные режимы генерации [74 - 79], а в условиях конвективной неустойчивости -так называемые режимы self-amplified spontaneous emission (SASE) [80 - 82], когда излучение представляет собой периодическую или хаотическую последовательность коротких импульсов сверхизлучения. Режимы SASE используются в реализованных и проектируемых рентгеновских ЛСЭ [83 - 88].

сгустков в миллиметровом и сантиметровом диапазонах длин волн. Следует отметить, что, несмотря на отмеченный выше беспороговый характер сверхизлучательных неустойчивостей, в реальных условиях с учетом поступательного движения электронных сгустков их плотность должна быть довольно высока, чтобы соответствующие инкременты были достаточны для развития процессов СИ в масштабах лабораторных установок. В этой связи для наблюдений эффектов СИ в миллиметровом диапазоне оказались наиболее приспособленными короткие килоамперные электронные пучки с энергией частиц 200-350 кэВ и длительностью 0.2-1 не, формируемые сильноточными ускорителями на базе компактных модуляторов типа «РАДАН» [89-91] (ИЭФ УрО РАН, Екатеринбург)6. В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований удалось впервые наблюдать эффект сверхизлучения в ансамблях классических электронов на основе циклотронного механизма взаимодействия в условиях нормального эффекта Доплера [15*, 16*]. Впоследствии было экспериментально исследовано ондуляторное [17*], черенковское (при взаимодействии как с попутной [8*, 18*, 19*], так и со встречной волной [11*,20*-28*]) сверхизлучение, а также СИ, реализующееся в процессе вынужденного рассеяния волны накачки [29*]. Зарегистрированные в экспериментах импульсы обладали уникально короткой для миллиметрового диапазона субнаносекундной длительностью.

Импульсы СИ с максимальной пиковой мощностью и высокой стабильностью формы были получены при взаимодействии электронов с синхронной пространственной гармоникой обратной волны в периодических замедляющих системах (в случае стационарной инжекции электронного потока такой механизм взаимодействия имеет место в лампах обратной волны - ЛОВ). В экспериментах [8*] была продемонстрирована характерная для эффектов сверхизлучения квадратичная зависимость пиковой мощности излучения от полного заряда частиц. В 8-ми миллиметровом диапазоне длин волн с использованием однородной замедляющей системы (традиционной для умеренно-релятивистских ЛОВ) были получены высокие пиковые мощности порядка 60-150 МВт при длительностях импульсов не

6 Для экспериментального наблюдения эффектов СИ в сантиметровом диапазоне несколько позже были использованы ускорители типа «СИНУС» [92 - 94].

превышающих 300 пс. В этих экспериментах также реализованы режимы периодического следования импульсов с частотой повторения 25-100 Гц [20*-22*]. Таким образом, в результате проведенных исследований была создана основа для разработки нового, не имеющего аналогов, класса генераторов импульсного электромагнитного излучения, использующих эффект сверхизлучения сильноточных электронных сгустков. На следующем этапе исследований использование предложенных в [95 - 97] замедляющих систем с неоднородным импедансом связи позволило повысить мощность импульсов СИ в сантиметровом и миллиметровом диапазоне до гигаваттного уровня [96 - 98]. Одновременно разработка гибридных модуляторов [99-101] и ускорителей на их основе обеспечила возможность реализации режимов периодического следования импульсов СИ с высокой (килогерцовой) тактовой частотой и высокой средней мощностью [102-110]. Реализованные источники представляют интерес для многих научных и технических приложений, включая радиолокацию с высоким пространственным разрешением, биофизические исследования, ускорительную технику, физику плазмы.

В качестве естественного развития проведенных исследований может рассматриваться продвижение источников черепковского СИ в коротковолновые диапазоны, включая терагерцовый. Технические возможности для решения этой задачи обусловлены совершенствованием технологий изготовления микроструктур. В то же время для обеспечения приемлемых значений импеданса связи с волной в указанных диапазонах необходимо увеличение энергии электронов до нескольких МэВ, а для генерации единичных импульсов - укорочение длительности электронных сгустков до нескольких десятков пикосекунд при сохранении полного заряда. Перечисленным условиям в значительной степени удовлетворяют электронные пучки (сгустки), формируемые фотоинжекторами [111-114]. Важно отметить также, что на длинах волн короче одного миллиметра обеспечение транспортировки электронного пучка, а также снижение омических потерь делает необходимым использование сверхразмерных или открытых электродинамических систем. Очевидно, описание черепковского СИ в таких условиях требует существенной модификации

теоретических моделей и должно быть основано на использовании квазиоптических подходов [30*, 31*].

Прогресс в генерации субнаносекундных импульсов СИ миллиметрового диапазона обусловил также актуальность исследований по их взаимодействию с квазинепрерывными электронными потоками. В этих условиях, также как при распространении ультракоротких лазерных импульсов в активных и пассивных двухуровневых средах, могут наблюдаться эффекты усиления, компрессии и самоиндуцированной прозрачности.

Усиление импульсов СИ при распространении в стационарной активной среде, формируемой неравновесным электронным потоком, представляет значительный интерес с точки зрения увеличения пиковой мощности указанных импульсов, а также сокращения их длительности [115, 116,32*—35*]. Важной особенностью таких процессов является смещение (проскальзывание) излучения относительно электронного потока, которое обусловлено отличием его групповой скорости от поступательной скорости частиц. В результате входной импульс аккумулирует энергию различных электронных фракций, и его пиковая мощность может превышать, как уровень насыщения при усилении стационарных сигналов, так и мощность электронного потока [32*, 33*]. Помимо этого процесс усиления сопровождается значительным укорочением (нелинейной компрессией) эффективной длительности входного импульса [34*]. Эти выводы экспериментально подтверждены в работе [35*], где при использовании черенковского механизма взаимодействия получены субгигаваттные импульсы с рекордно короткой для миллиметрового диапазона длительностью менее 100 пс.

В качестве классического аналога эффектов самоиндуцированной прозрачности, реализующихся при распространении световых импульсов в неинвертированных средах, могут рассматриваться эффекты, возникающие при резонансном циклотронном взаимодействии микроволновых импульсов с первоначально прямолинейным электронным потоком в области нормального эффекта Доплера, т.е. в условиях, когда электронный пучок формирует поглощающую среду. В этом случае, при достаточно большой мощности входной сигнал распространяется вдоль пучка практически без

изменения, формируя солитон, амплитуда и длительность которого жестко связаны с его скоростью [36*—38*]. Существуют условия, при которых этот процесс сопровождается значительной, 2х - Зх кратной, компрессией начального импульса, что представляет определенный практический интерес для дальнейшего повышения пиковой мощности и укорочения длительности импульсов сверхизлучения и, в принципе, в некоторой области параметров может рассматриваться как альтернатива известным методам пассивной и активной компрессии [117 - 121].

Важно подчеркнуть, что поступательное движение электронного потока вносит определенную специфику в процесс распространения солитонов. В частности, при циклотронном взаимодействии со встречным электронным потоком возможно существенное замедление излучения вплоть до полной остановки импульса и формирования неподвижного солитона. Следует отметить, что в оптическом диапазоне замедление волны наблюдается в рамках эффекта электромагнитно-индуцированной прозрачности [122, 123], при котором под воздействием волны накачки внутри одной из линий резонансного поглощения 3-х уровневой квантовой системы образуется окно прозрачности для сигнальной волны. При этом групповая скорость сигнальной волны может быть значительно меньше скорости света. В работах [124, 125] рассмотрен классический аналог описанного эффекта, реализующийся в магнитоактивной плазме и также приводящий к значительному замедлению сигнальной электромагнитной волны в присутствии мощной волны накачки. В исследованном в диссертации случае встречного движения нелинейной резонансной среды (электронного пучка) замедление и остановка электромагнитного импульса имеют место в рамках более простых однофотонных процессов [37*, 38*]. Указанные эффекты могут представлять определенный практический интерес, например, для создания линий задержки и последующего сложения электромагнитных импульсов. Для ряда практических приложений, включая диагностику плазмы, системы локации, спектроскопию и т.д., представляет интерес также метод трансформации стационарного излучения в когерентную последовательность коротких (наносекундных) солитоноподобных импульсов со стабильными параметрами.

Цели диссертационной работы

Основными целями диссертационной работы являются:

1. Теоретический анализ эффектов сверхизлучения протяженных электронных сгустков при волноводном распространении излучения. Исследование возможности генерации ультракоротких электромагнитных импульсов на основе эффектов СИ при различных механизмах взаимодействия, включая циклотронный, черепковский, ондуляторный, а также при вынужденном рассеянии волны накачки на релятивистских электронных сгустках. Определение оптимальных условий для практической реализации указанных эффектов. Проведение экспериментов по генерации импульсов СИ в миллиметровом диапазоне длин волн.

2. Разработка методов описания и моделирования эффектов сверхизлучения электронных сгустков в коротковолновых диапазонах, включая терагерцовый и оптический, в которых для реализации указанных эффектов требуется использование сверхразмерных или открытых волноведущих систем. Оценка возможности генерации ультракоротких импульсов СИ в указанных диапазонах с использованием параметров электронных сгустков, формируемых фотоинжекторами.

3. Теоретическое и экспериментальное исследование специфики усиления и компрессии ультракоротких импульсов микроволнового сверхизлучения при распространении вдоль квазистационарных неравновесных электронных потоков с групповой скоростью отличной от поступательной скорости частиц.

4. Исследование особенностей распространения ультракоротких электромагнитных импульсов в первоначально прямолинейных замагниченных электронных потоках в условиях резонансного циклотронного поглощения. Демонстрация аналогии с эффектами самоиндуцированной прозрачности и самокомпрессии, возникающими при распространении световых импульсов, коротких в масштабе времен релаксации, в неинвертированных двухуровневых средах. Анализ возможности экспериментальной реализации самокомпрессии микроволновых импульсов сверхизлучения в миллиметровом диапазоне длин волн.

Научная ценность и новизна результатов

В результате выполнения работы:

- проведены теоретические исследования эффектов сверхизлучения протяженных электронных сгустков с учетом волноводного характера распространения. Исследованы различные механизмы СИ, включая циклотронный, ондуляторный, черепковский, а также СИ в процессе вынужденного рассеяния волн. На основе развитых моделей проведены экспериментальные исследования, в результате которых сверхизлучение электронных сгустков впервые наблюдалось в миллиметровом диапазоне длин волн;

- в результате теоретических и экспериментальных исследований классических аналогов эффекта сверхизлучения Дике реализован метод генерации предельно коротких электромагнитных импульсов в миллиметровом диапазоне длин волн. На этой основе с использованием в качестве источников электронов сильноточных ускорителей РАДАН со взрывоэмиссионными катодами создан новый класс генераторов импульсного электромагнитного излучения, обладающих уникальными характеристиками - высокой (несколько сот киловатт) пиковой мощностью импульсов при ультракороткой (субнаносекундной) длительности;

- проанализирована специфика усиления коротких электромагнитных импульсов при распространении вдоль стационарных неравновесных электронных потоков с групповой скоростью отличной от поступательной скорости частиц. Показано, что вследствие постоянной подпитки одного из фронтов импульса электронами, не имеющими начальной модуляции, достигается уровень мощности, существенно превышающий уровень насыщения при усилении квазинепрерывных сигналов. Теоретически продемонстрирована возможность режимов, в которых пиковая мощность излучения превышает мощность электронного потока;

- впервые экспериментально наблюдался эффект нелинейной компрессии ультракоротких микроволновых импульсов в процессе усиления квазистационарными электронными потоками, в результате чего в миллиметровом диапазоне длин волн получены импульсы с рекордно короткой длительностью менее 100 пс;

- впервые теоретически исследованы эффекты самоиндуцированной прозрачности, возникающие при распространении коротких электромагнитных импульсов в

прямолинейных электронных потоках в условиях циклотронного резонанса. Показано, что при увеличении амплитуды падающего импульса линейное циклотронное поглощение сменяется распространением импульса без затухания. При этом наблюдается формирование солитонных решений в виде локализованных импульсов постоянной формы, амплитуда и длительность которых жестко связаны со скоростью распространения. Поскольку в определенной области параметров процесс формирования солитона сопровождается значительной компрессией начального импульса, исследуемый эффект представляет практический интерес для генерации мультигигаваттных пикосекундных микроволновых импульсов;

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Зотова, Ирина Валерьевна, 2014 год

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Dicke R.H. Coherence in spontaneous radiation processes. // Phys. Rev. 1954. V.99, Iss.l. P.131-139.

2. Eberly J.H., Rehler N.E. Superradiance. //Phys.Rev. A. 1971. V.3. Iss.5. P.1735-1751.

3. Scribanowitz N., Hermann I.P., MacGillivray J.C., Feld M.S. Observation of Dicke superradiance in optically pumped HF gas. // Phys. Rev. Lett. 1973. V.30, Iss.8. P.309-312.

4. Bonifacio R., Lugiato L.A. Cooperative radiation processes in two-level systems: superfluorescence. //Phys. Rev. A 1975. V.l 1, Iss.5. P.1507-1521.

5. Андреев A.B., Емельянов В.И., Ильинский Ю.А. Коллективное спонтанное излучение (сверхизлучение Дике). // УФН. 1980. Т. 131, вып.4. С.653-694.

6. MacGillivray J.C., Feld M.S. Theory of superradiance in an extended, optically thick medium. // Phys. Rev. A. 1981. V.14, Iss.3. P.l 169-1189.

7. MacGillivray J.C., Feld M.S. Limits of superradiance as a process for achieving short pulses of high energy. // Phys. Rev. A. 1981. V.23, Iss.3. P. 1334-1350.

8. Gross M., Haroche S. Superradiance: An essay on the theory of collective spontaneous emission. // Phys. Rep. 1982. V.93, Iss.5. P.301-396.

9. Андреев A.B., Емельянов В.И., Ильинский Ю.А. Кооперативные явления в оптике. М.: Наука.-1988. 277 с.

10. Железняков В.В., Кочаровский В.В., Кочаровский Вл.В. Волны поляризации и сверхизлучение в активных средах. // УФН. 1989. Т. 159, вып.2, С. 194-260.

11. Меньшиков Л.И. Сверхизлучение и некоторые родственные явления. // УФН. 1999. Т. 169, вып.2, С. 113-154.

12. Frantz L.M., Nodvik J.S. Theory of pulse propagation in a laser amplifier. // J. Appl. Phys. 1963. V.34, Iss.8. P.2346-2349.

13. Schultz-Du Vois. Pulse shaфening and gain saturation in traveling wave masers. // Bell Sys. Tech. J. 1964. V.43, Iss.3 P.625-658.

14. Wittke J.P., Warter P.J. Pulse propagation in a laser amplifier. // J.Apll. Phys. 1964. V.35, Iss.6. P. 1668-1672.

15. Arecchi F.T., Bonifacio R. Theory of optical maser amplifiers. // IEEE J. Quantum Electron. 1965. V.l, Iss.4. P.169-178.

16. HopfF.A., Scully M.O. Theory of inhomogeneously broadened laser amplifiers. // Phys.Rev. 1969. V.l79, Iss.2. P.399^H6

17. Крюков П.Г., Летохов B.C. Распространение импульса света в резонансно усиливающей (поглощающей) среде. //УФН, 1969, Т.99, вып.2. С. 169-227.

18. CrisptM.D. Propagation of small-area pulses of coherent light through a resonant medium.//Phys. Rev. A. 1970. V.l, Iss.6. РЛ604—1611.

19. Захаров B.E. О распространении усиливающегося импульса в двухуровневой среде. //Письма в ЖЭТФ. 1980. Т.32, вып. 10. С.603-607.

20. Манаков С.В. Распространение ультракороткого оптического импульса в двухуровневом лазерном усилителе. //ЖЭТФ. 1982. Т.83, вып.1. С.68-83.

21. Рыскин Н.М., Трубецков Д.И. Нелинейные волны. М.: Наука, Физматлит. 2000.

22. Cheo Р.К., Wang С.Н. Propagation of a cavity dumped СОг laser pulse through SF6- // Phys. Rev. A. 1970 V.l, Iss.2. P.225-230.

23. McCall S.L., Hahn E.L. Self-induced transparency by pulsed coherent light. // Phys.Rev.Lett. 1967. V.l8, Iss.21. P.908-911.

24. McCall S.L., Hahn E.L. Self-induced transparency. // Phys.Rev. 1969. V.l83. P.457-^185.

25. Lamb G.L. Analytical descriptions of ultrashort optical pulse propagation in a resonant medium. //Rev. of Modern Phys. 1971. V.43. P.99-124.

26. Ален JI., Эберли Дж. Оптический резонанс и двухуровневые атомы. М.: Мир, 1978.

27. Полуэктов И.А., Попов Ю.М., Ройтберг B.C. Эффект самоиндуцированной прозрачности. // УФН. 1974. Т. 114, вып.1. С.97-131.

28. Gibbs Н.М., Slasher R.E. Optical pulse compression by focusing in a resonant absorber. // Appl.Phys.Lett. 1971. V.l8, Iss.l 1. P.505-506.

29. Лэм Дж., Введение в теорию солитонов. М.: Мир. 1983.

30. Вайнштейн JI.A., Солнцев В.А. Лекции по сверхвысокочастотной электронике. М.: Сов. радио, 1973,399 с.

31. Трубецков Д.И., Храмов А.Е. Лекции по сверхвысокочастотной электронике для физиков. Т. 1,2. М. Физматлит. 2004, 496 с.

32. Гапонов A.B., Петелин М.И., Юлпатов В.К. Индуцированное излучение возбужденных классических осцилляторов и его использование в высокочастотной электронике. // Изв. ВУЗов Радиофизика. 1967. Т.10, №9-10. С.1414-1453.

33. Nusinovich N.S. Introduction to the physics of gyrotrons, Baltimore, MD, Johns Hopkins Univ. Press, 2004, 352 p.

34. Гиротроны. Сб. научных трудов. Горький: ИПФ АН СССР. 1980, с.298.

35. Релятивистская высокочастотная электроника. Сб. научных трудов под ред. А.В.Гапонова-Грехова. Вып. 1. Горький: ИПФ АН СССР. 1979, 246 е..

36. Ковалев Н.Ф., Петелин М.И., Райзер М.Д., Сморгонский A.B., Цопп Л.Э. Генерация мощных импульсов электромагнитного излучения потоком релятивистских электронов. //Письма в ЖЭТФ. 1973. Т.18, вып.4. С.232-235.

37. Carmel Y., Ivers J., Kribel R.E., Nation J. Intense coherent Cerenkov radiation due to the interaction of a relativistic electron beam with a slow-wave structure. // Phys. Rev. Lett., 1974. V.33, Iss.21. P.1278-I282.

38. Ковалев Н.Ф., Петелин М.И., Райзер М.Д., Сморгонский A.B. Приборы типа О, основанные на индуцированном черенковском и переходном излучениях релятивистских электронов. // В сб.: Релятивистская высокочастотная электроника. Горький: ИПФ АН СССР, 1979, с. 76-113.

39. Быков Н.М., Губанов В.П., Гунин A.B., Денисов Г.Г., Загулов Ф.Я., Коровин С.Д., Ларичев Ю.Д., Орлова И.М., Полевин С.Д., Ростов В.В., Сморгонский A.B., Якушев А.Ф. Релятивистские импульсно-периодические СВЧ-генераторы сантиметрового диапазона длин волн. // В сб.: Релятивистская высокочастотная электроника (под ред. А.В.Гапонова-Грехова). Вып.5, Горький: ИПФ АН СССР, 1988, С.101-124.

40. Бункин Б.В., Гапонов-Грехов А.В., Ельчанинов А.С., Загулов Ф.Я., Коровин С.Д., Месяц Г.А, Осипов M.J1., Отливанчик Е.А., Петелин М.И., Прохоров A.M., Ростов В.В., Сараев А.П., Сисакян И.П., Сморгонский А.В., Суворов В.А. Радиолокатор на основе СВЧ-генератора с релятивистским электронным пучком. // Письма в ЖТФ. 1992. Т. 18, вып.9. С.61-65.

41. Gunin А.V., Klimov A.I., Korovin S.D., Kurkan I.K., Pegel I.V., Polevin S.D., Roitman A.M., Rostov V.V., Stepchenko A.S., Totmeninov E.M. Relativistic X-band BWO with 3-GW output power. // IEEE Trans, on Plasma Science 1998. V.26, Iss.3. P.326-331.

42. Ростов В.В., Тотьменинов Е.М., Яландин М.И. Мощные релятивистские СВЧ-генераторы на основе лампы обратной волны с модулирующим резонансным рефлектором. // ЖТФ. 2008. Т.78, вып.11. С.85-92.

43. Бугаев С.П., Канавец В.И., Кошелев В.И., Черепенин В.А. Релятивистские многоволновые СВЧ генераторы. Новосибирск: Наука. Сиб. Отделение, 1991. 296 с.

44. Vlasov A.N., Shkvarunets A.G., Rodgers J.S, Carmel Y., Antonsen T.M., Abuelfadl T.M., Lingze D., Cherepenin V.A., Nusinovich G.S., Botton M., Granatstein V.L. Overmoded GW-class surface-wave microwave oscillator. // IEEE Trans. Plasma Science 2000. V.28, Iss.3 P.550-560.

45. Bratman V.L., Denisov G.G., Korovin S.D., Ofitserov M.M., Polevin S.D., Rostov V.V. Miilimeter-wave HF relativistic electron oscillators. // IEEE Trans, on Plasma Science. 1987. V.15, Iss.l. P.2—15.

46. Abubakirov E.B., Denisenko A.N., Fuchs M.I. Kolganov N.G., Kovalev N.F., Petelin M.I., Savelyev A.V., Soluyanov E. ., Yastrebov V.V., Flechtner D. X-Band gigawatt amplifier.//IEEE Trans, on Plasma Science. 2002. V.30, Iss.3. P. 1041-1051.

47. Doria A., Bartolini R., Feinstein J., Gallerano G.P., Pantell R.H., Coherent emission and gain from a bunched electron beam. // IEEE J. Quant. Electronics. 1993. V.29, Iss.5. P. 14281436.

48. Gover A., Hartemann F.V., Le Sage G.P., Luhmann N.C., Zhang R.S. Pellegrini C. Time and frequency domain analysis of superradiant coherent synchrotron radiation in a waveguide free-electron laser. // Phys. Rev. Lett. 1994. V.72, Iss.8. P.l 192-1195.

49. Gover A. Superradiant and stimulated-superradiant emission in prebunched electron-beam radiators. I. Formulation. // Phys. Rev. ST-AB. 2005. V.8, Iss.3 030701.

50. Pinhasi Y., Lurie Yu. Generalized theory and simulation of spontaneous and super-radiant emissions in electron devices and free-electron lasers. // Phys.Rev.E. 2002 V.65, Iss.2. 026501.

51. Lurie Y., Pinhasi Y. Enhanced super-radiance from energy-modulated short electron bunch free-electron lasers. // Phys. Rev. ST-AB. 2007. V.10. 080703.

52. Huang Y.-Ch. Desktop megawatt superradiant free-electron laser at terahertz frequencies. //Appl. Phys. Lett. 2010. V.96. 231503.

53. Schmerge J., Lewellen J., Huang Y.C., Feinstein J., Pantell R.H. The free-electron laser as a laboratory instrument. // IEEE J. Quantum Electr. 1995. V.31, iss.6 P.l 166-1171.

54. Gallerano G.P., Doria A., Giovenale E., Renieri A. Compact free electron lasers: from Cerenkov to waveguide FELs. // Infr. Phys. Tech. 1999. V.40. P.l6.

55. Doria A., AsgekarV.B., Esposito D., Gallerano G.P., Giovenale E., Messina G. Long wavelength compact FEL with controlled energy-phase correlation. // Nucl. Instr. Meth. A. 2001. V.475, Iss.1-3. P.296-302.

56. Doria A., Gallerano G.P., Giovenale E., Messina G., Spassovsky I. Enhanced coherent emission of terahertz radiation by energy-phase correlation in a bunched electron beam. // Phys. Rev. Lett. 2004. V.93, Iss.26. 264801.

57. Korbly S.E., Kesar A.S., Sirigiri J.R., Temkin R.J. Observation of frequency-locked coherent terahertz Smith-Purcell radiation. // Phys. Rev. Lett. 2005. V.94, Iss.5. 054803.

58. Ciocci F., Doria A., Gallerano G.P., Giabbai I., Kimmitt M.F., Messina G., Renieri A. Observation of coherent millimeter and submillimeter emission from a microtron-driven Cherenkov free-electron laser. // Phys. Rev. Lett. 1991. V.66, Iss.6. P.699-702

59. MotzH. Applications of the radiation from fast electron beams. // J.Appl.Phys. 1951. V.22. P.527—536.

60. Гинзбург B.JI. Об излучении микрорадиоволн и их поглощении в воздухе. // изв. АН СССР. Сер. физическая. 1947. Т. 11. С. 165-173.

61. Гинзбург В.Л. Теоретическая физика и астрофизика, Москва «Наука», 1975.

62. Канавец В.И., Стабинис А.Ю. Спонтанное излучение и самовозбуждение малого объема классической нелинейной активной среды. // Вестник МГУ, физ., астрон., 1973. Т.14, №2. С.186-195.

63. Ильинский Ю.А., Маслова Н.С. Классический аналог сверхизлучения в системе взаимодействующих нелинейных осцилляторов. //ЖЭТФ. 1988. Т.94, вып.1. С.171-174.

64. Вайнштейн Л.А., Клеев А.И. Кооперативное излучение электронов-осцилляторов. // ДАН. 1990. Т.311, №4. С.862-868

65. Мчедлова Е.С., Трубецков Д.И. Излучение потока взаимодействующих малых объемов, содержащих электроны-осцилляторы. // Письма в ЖТФ. 1993. Т. 19, вып.24. С.26-30.

66. Железняков В.В., Кочаровский В.В., Кочаровский Вл.В. Циклотронное сверхизлучение - классический аналог сверхизлучения Дике. // Изв.вузов. Радиофизика. 1986. Т.29, №9. С. 1095-1116.

67. Гинзбург Н.С. Об эффекте сверхизлучения сгустков релятивистских электронов-осцилляторов. // Письма в ЖТФ. 1988. Т. 14, вып.5. С.440-444.

68. Гинзбург Н.С., Сергеев А.С. Сверхизлучение протяженного слоя возбужденных классических осцилляторов. // Письма в ЖТФ. 1990. Т. 16, выр.20. С. 9-15.

69. Гинзбург Н.С., Сергеев А.С. Сверхизлучение в слоях возбужденных классических и квантовых осцилляторов. //ЖЭТФ. 1991. Т.99, вып.2. С.438-446.

70. Bonifacio R.H., Maroli С., Piovella N. Slippage and superradiance in the high gain FEL; linear theory. // Opt.Comm. 1988. V.68, Iss.68. P.369-374.

71. Bonifacio R., McNeil B.W.J., Pierini P. Superradiance in the high-gain free-electron laser. // Phys. Rev. A. 1989. V.40, Iss.8. P.4467-4475

72. Bonifacio R., Piovella N., McNeil B.W.J. Superradiant evolution of radiation pulses in a free-electron laser. //Phys. Rev. A. 1991. V.44, lss.6. P.3441-3444.

73. Bonifacio R., De Salvo Souza L., Pierini P., Piovella N. The superradiant regime of a FEL: analytical and numerical results. // Instr. & Meth. in Phys. Res. A. 1990. V.296, Iss.l. P.358-367.

74. Гинзбург H.C., Кузнецов С.П., Федосеева Т.Н. Теория переходных процессов в релятивистской ЛОВ. // Изв. Вузов. Радиофизика. 1978. Т.21, №7. С. 1037-1052.

75. Безручко Б.П., Кузнецов С.П., Трубецков Д.И. Стохастические автоколебания в системе электронный пучок - обратная волна. // В сб.: Нелинейные волны.

Стохастичность и турбулентность. Горький: АН СССР Институт прикладной физики, 1980, С.29.

76. Рыскин Н.М., Титов В.Н. О сценарии перехода к хаосу в однопараметрической модели лампы обратной волны. // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 1998. Т.6, №1. С.75-92.

77. Рыскин Н.М., Титов В.Н. Исследование автомодуляционных режимов колебаний в релятивистской лампе обратной волны. // Изв. вузов. Радиофизика. 1999. Т.42, №6. С.566-572.

78. Безручко Б.П., Кузнецов С.П., Трубецков Д.И. Экспериментальное наблюдение стохстических автоколебаний в динамической системе электронный пучок — обратная волна. // Письма в ЖЭТФ. 1979. Т.29, вып.З. С.180-184.

79. Ginzburg N.S., ZaitsevN.I., Ilyakov E.V., Kulagin I.S., Novozhilova Yu.V., Rozenthal R.M., Sergeev A.S. Observation of cahaotic dynamics in a powerful backward-wave oscillator. // Phys. Rev. Lett. 2002. V.89, Iss.10. 108304.

80. Kondratenko A.M., Saldin E.L. Generation of coherent radiation by a relativistic electron beam in undulator. //Part. Accel. 1980. V.10. P.207-216.

81. Bonifacio R., Pellegrini C., Narducci L.M. Collective instabilities and high-gain regime in a free electron laser. // Opt. Comm. 1984. V.50. P.373-378.

82. Kim K.-J. Three dimensional analysis of coherent amplification and self-spontaneous emission in free-electron lasers. // Phys. Rev. Lett. 1986. V.57, Iss.15. P. 1871-1874.

83. Kim K.-J. An analysis of self-spontaneous emission. //Nucl. Instr. Meth. A. 1986. V.250, Iss.1-2. P.396—403.

84. Babzien M., Ben-Zvi I., Catravas P., Fang J.-M., Marshall T.C., Wang X.J., Wurtele J. S., Yakimenko V., Yu L.H. Observation of self-amplified spontaneous emission in the near-infrared and visible wavelengths. // Phys. Rev. E. 1998. V.57, Iss.5. P.6093-6100.

85. Andruszkow J., Aune В., Ayvazyan V. et al., First observation of self-amplified spontaneous emission in a free-electron laser at 109 nm wavelength. // Phys. Rev. Lett. 2000. V.85, Iss.18. P.3825-3829.

86. McNeil B. Free electron lasers: First light from hard X-ray laser. //' Nature Photonics. 2009. V.3. P.375-377.

87. Tiedtke К. et al., The soft X-ray free-electron laser FLASH at DESY: beamlines, diagnostics and end-stations. //New Journal of Physics 11 (2009) 023029.

88. Emma P., for the LCLS commissioning team, First lasing and operation of an angstrom-wavelength free-electron laser. //Nature Photonics. 2010. V.4. P.64I-647.

89. Шпак В.Г., Шунайлов C.A., Яландин М.И., Дядьков А.Н. Малогабаритный сильноточный импульсный источник РАДАН СЭФ-303А. // Приборы и техника эксперимента. 1993. №1. С. 149-155.

90. Mesyats G.A., Shpak V.G., Shunailov S.A., Yalandin M.I. Desk-top subnanosecond pulser research, development and applications. // Proceedings of the SPIE Int. Symp.of Intense Microwave pulses 1994 V.2154, Los Angeles, С A, P.262-268.

91. Месяц Г.А., Яландин М.И. Пикосекундная электроника больших мощностей. // УФН. 2005. Т. 175, №3. С.225-246.

92. Bushlyakov A.I., Ponomarev A.V., Rukin S.N., Slovikovsky B.G., Timoshenko S.P. A megavolt nanosecond generator with a semiconductor opening switch. // Instr. & Experim. Tech. 2002. V.45, No.2. P.213-2I9.

93. Gubanov V.P., Korovin S.D., Pegel I.V., Roitman A.M., Rostov V.V., Stepchenko A.S. Compact 1000 pps high-voltage nanosecond pulse generator. // IEEE Trans. Plasma Sci. 1997. V.25, No.2. P.258-265.

94. Губанов В.П., Гунин A.B., Коровин А.В., Степченко А.С. Наносекундный высоковольтный импульсно-периодический генератор на основе спиральной формирующей линии. // Приборы и техника эксперимента. 2002. №.1. С.73-75.

95. Elthaninov А.А., Korovin S.D., Rostov V.V., Pegel I.V., Mesyats G.A., Rukin S.N., Shpak V.G., Yalandin M.I., Ginzburg N.S. Production of short microwave pulses with a peak power exceeding the driving electron beam power. // Laser and Particle Beams. 2003. V.21, Iss.2. P. 187-196.

96. Ельчанинов A.A., Коровин С.Д., Ростов В.В., Пегель И.В., Месяц Г.А., Яландин М.И., Гинзбург Н.С. Черенковское сверхизлучение с пиковой мощностью, превосходящей мощность электронного потока. // Письма в ЖЭТФ. 2003. Т.77, вып.6. С.314—318.

97. Ельчанинов А.А., Коровин С.Д., Пегель И.В., Ростов В.В. Генерирование коротких мощных СВЧ-импульсов в режиме пространственного накопления электромагнитной

энергии. // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Плазменная электроника и новые методы ускорения. 2003. № 4. С.20-25.

98. Коровин С.Д., Месяц Г.А., Ростов В.В., Ульмаскулов М.Р., Шарыпов К.А., Шпак В.Г., Шунайлов С.А., Яландин М.И. Субнаносекундный источник импульсов излучения в диапазоне 38 GHz с импульсной мощностью 1 GW. // Письма в ЖТФ. 2004. Т.30, вып.З. С.68-74.

99. Яландин М.И., Шпак В.Г. Мощные малогабаритные импульсно-периодические генераторы субнаносекундного диапазона. // Приборы и техника эксперимента. 2001. №.3. С.5-31.

100. Яландин М.И., Любутин С.К., Рукин С.Н., Словиковский Б.Г., Ульмаскулов М.Р., Шпак В.Г., Шунайлов С.А. Генерирование высоковольтных субнаносекундных импульсов с пиковой мощностью до 300 MW и частотой повторения 2 kHz. // Письма в ЖТФ. 2001. Т.27, вып. 1. С.81-88.

101. Luybutin S.K., Rukin S.N., Sharypov К.А., ShpakV.G., Shunailov S.A., Slovikovsky B.G., Ulmaskulov M.R., Yalandin M.I., Korovin S.D., Rostov V.V. Nanosecond hybrid modulator for the fast-repetitive driving of X-band, gigawatt-power microwave source. //IEEE Trans, on Plasma Sei. 2005. V.33, No.4. P. 1220-1225.

102. Коровин С.Д., Любутин C.K., Месяц Г.А., Ростов В.В., Рукин С.Н., Словиковский Б.Г., Ульмаскулов М.Р., Шарыпов К.А., Шпак В.Г., Шунайлов С.А., Яландин М.И. Генерирование субнаносекундных импульсов излучения диапазона 10 GHz с высокой пиковой и средней мощностью. // Письма в ЖТФ. 2004. Т.30, вып.З. С.23-32.

103. Гришин Д.М., Губанов В.П., Коровин С.Д., Любутин С.К., Месяц Г.А., Никифоров A.B., Ростов В.В., Рукин С.Н., Словиковский Б.Г., Ульмаскулов М.Р., Шарыпов К.А., Шпак В.Г., Шунайлов С.А., Яландин М.И. Генерирование мощных субнаносекундных СВЧ-импульсов диапазона 38 GHz с частотой повторения до 3.5 kHz. // Письма в ЖТФ. 2002. Т.28, вып. 19. С.24-31.

104. Ермаков А.Е., Жаков C.B., Месяц Г.А., Ростов В.В., Ульмаскулов М.Р., Шарыпов К.А., ШпакВ.Г., Шунайлов С.А., Яландин М.И. Импульсно-периодическая нестационарная релятивистская лампа обратной волны диапазона частот 38 GHz с низким ведущим магнитным полем. // Письма в ЖТФ. 2008. Т.34, вып. 18. С.76-82.

105. Ginzburg N.S., Korovin S.D., Pegel I.V., Rostov V.V., Yalandin M.I. Production of ultra-short high-power microwave pulses in Cherenkov backward-wave systems (Review). // Laser Phys. 2006. V.16, No.l. P.79-88.

106. Yalandin M.I., Mesyats G.A., Rostov V.V., Sharypov K.A., Shpak V.G., Shunailov S.A., Ulmaskulov M.R. Compact Ka-band backward-wave generator of superradiative pulses operating at reduced guiding magnetic field. // IEEE Trans, on Plasma Sei. 2008. V.36, Iss.5. P.2604-2608.

107. Гришин Д.М., Любутин C.K., Месяц Г.А., Ростов B.B., Рукин С.Н., Словиковский Б.Г., Тимошенков С.П., Ульмаскулов М.Р., Шарыпов К.А., Шпак В.Г., Шунайлов С.А., Яландин М.И. Генерирование гигаваттных импульсов диапазона 10 GHz со стабильной фазой. // Письма в ЖТФ. 2008. Т.34, вып. 19. С. 14-20.

108. Ельчанинов A.A., Климов А.И., Ковальчук О.Б., Месяц Г.А., Пегель И.В., Романченко И.В., Ростов В.В., Шарыпов К.А., Яландин М.И. Когерентное сложение мощности наносекундных релятивистских СВЧ-генераторов. // ЖТФ. 2011. Т.81, вып.1. С.125-130.

109. Яландин М.И., Шунайлов С.А., Ульмаскулов М.Р., Шарыпов К.А., Шпак В.Г., Ростов В.В., Романченко И.В., Ельчанинов A.A., Климов А.И. Синфазные наносекундные релятивистские СВЧ-генераторы обратной волны диапазона 37 GHz без электродинамической связи. // Письма в ЖТФ. 2012. Т.38, вып.20. С.8-14.

ПО. Rostov V.V., Elchaninov A.A., Romanchenko I.V., Yalandin M.I. A coherent two-channel source of Cherenkov superradiance pulses. // Appi. Phys. Lett. 2012. V.100, Iss.22. 224102.

111. Power J.G., Overview of photoinjectors, Proc. of 14th Adv. Accel. Concepts Workshop, Ed. by G.Nusinovich and S.Gold, 2010.

112. Piot P., Sun Y., Kim K. Photoinjector generation of a flat electron beam with transverse emittance ratio of 100. // Phys. Rev. ST-AB. 2006. V.9, Iss.3. 031001.

113. Baptiste K., et al. The LBNL normal-Conducting RF gun for free electron laser and energy recovery linac applications. // Instr. & Meth. in Phys. Res. A. 2009. V.599. P.9.

114. Rimjaem S., et al. Optimizations of transverse projected emittance at the photo-injector test facility at DESY, location Zeuthen. // Instr. & Meth. in Phys. Res. A. 2012. V.671, iss.l 1. P.62-75.

115. Zhang T-B., Marshall T.C. Possibility of generating a high-power self-similar radiation pulse from a free electron laser. // Phys.Rev.Lett. 1995. V.74, Iss.6. P.916-919.

116. Marshall T.C., Zhang T-B. Examples of short-pulse phenomena in microwave free electron laser. // Proc. of the 4th Int. Workshop Strong Microwaves: Sources and Applications (ed. by A.G.Litvak), N.Novgorod, Russia, 2000, V.2, P.774-776.

117. Диденко A.H., Юшков IO.Г. Мощные СВЧ-импульсы наносекундной длительности. Энергоатомиздат, 1984. 112 стр.

118. Диденко А.Н., Новиков С.А., Разин С.В., Чумерин П.Ю., Юшков Ю.Г. Формирование мощных сверхширокополосных радиосигналов при последовательной временной компрессии СВЧ-энергии. //ДАН. 1991. Т.321, вып.З. С.518-520.

119. Девятков Н.Д., Диденко А.Н., Замятин Л.Я. и др. Формирование мощных импульсов при накоплении СВЧ-энергии в резонаторе. // Электроника и радиотехника. 1980. Т.25.вып.6. С. 1227-1232.

120. ВихаревАЛ., Горбачев A.M., Иванов О.А., Исаев В.А., Кузиков С.В., Колыско А.Л., Петелин М.И. Активный компрессор СВЧ-импульсов на осесимметричной моде круглого волновода. // Письма в ЖТФ. 1998. Т.24, вып.20. С.6-11.

121. Samsonov S.V., Phelps A.D.R., Bratman V.L., Burt G., Denisov G. G., Cross A.W., Ronald K., He W., Yin H. Compression of frequency-modulated pulses using helically corrugated waveguides and its potential for generating multigigawatt rf radiation. // Phys. Rev. Lett. 2004. V.92, Iss.l 1. 118301.

122. Harris S.E. Electromagnetically induced transparency. // Phys. Today. 1997. V.50, No.17 P.36-42.

123. Hau L.V., Harris S.E., DuttonZ., Behroozi C.H. Light speed reduction to 17 meters per second in an ultracold atomic gas. //Nature. 1999. V.397. P.594-598.

124. LitvakA.G., Tokman M.D. Electromagnetically induced transparency in ensembles of classical oscillators. // Phys. Rev. Lett. 2002. V.88, Iss.9. 095003.

125. КрячкоА.Ю., ЛитвакА.Г., Токман М.Д. Электромагнитно индуцированная прозрачность в высокотемпературной магнитоактивной плазме. // ЖЭТФ. 2002. Т. 122, вып.4. С.805-813.

126. Tarakanov V.P. User's Manual for Code KARAT. // Springfield, VA: Berkeley Research Associates (1992).

127. KrollN.M., Morton P.L., Rosenbluth M.N. Free-electron lasers with variable parameter wigglers. // IEEE J. Quantum Electron. 1981. V. 17, Iss.8. P. 1436-1468.

128. Гинзбург H.C., Заславский В.Ю., Малкин A.M., Сергеев А.С. Квазиоптическая модель релятивистских генераторов поверхностной волны миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов. // Письма в ЖТФ. 2011. Т.37, вып. 13. С.31—39.

129. Ginzburg N.S., Malkin A.M., Sergeev A.S., Zaslavsky V.Yu. Quasi-optical theory of relativistic submillimeter surface-wave oscillators. // Appl. Phys. Lett. 2011. V.99, Iss.12. 121505.

130. Каценеленбаум Б.З. Теория нерегулярных волноводов с медленно меняющимися параметрами. М.: АН СССР, 1961, 216 с.

131. www.cst.com

132. Vay J.-L. Noninvariance of space- and time- scale ranges under a Lorentz transformation and the implications for the study of relativistic interactions. // Phys. Rev. Lett. 2007. V.98, Iss.13. 130405.

133. Гаранин С.Г., Зарецкий А.И., Илькаев Р.И., Кириллов Г.А., Кочемасов Г.Г., КуруновР.Ф., Муругов В.М., Сухарев Канал мощной установки "Луч" для ЛТС с энергией импульса 3.3 кДж и длительностью 4 не. // Квантовая электроника. 2005. Т.35. С.299-301.

134. Lozhkarev V.V., Freidman G.I., Ginzburg V.N., Katin E.V., Khazanov E.A., Kirsanov A.V., Luchinin G.A., Mal'shakov A.N., Martyanov M.A., Palashov O.V., Poteomkin A.K., Sergeev A.M., Shaykin A.A., Yakovlev I.V. Compact 0.56 petawatt laser system based on optical parametric chirped pulse amplification in KD*P crystals. // Laser Phys. Lett. 2007. V.4. P.421—427.

135. BorZs., Szatmari S., MullerA., Rficz В., Nikolaus В. Travelling-wave-pumped ultrashort-pulse distributed-feedback dye laser. // Appl.Phys.B. 1984. V.34. P. 145-147.

136. Polland H.J., ElsaesserT., SeilmeierA., KeiserW. KusslerM., MarxN.J., Sens В., Drexhage K.H. Picosecond dye laser emission in the infrared between 1.4 and 1.8 цт. // Appl.Phys.B. 1983. V.32. 53-57.

137. Arzhannikov A.V., Nikolaev V.S., Sinitsky S.L., Yushkov M.V. Generation and transport of 140 kJ ribbon electron beam. //J. Appl. Phys. 1992. V.72, Iss.4. P. 1657-1663.

138. DenisovG.G., Cooke S.J. New microwave system for gyro-TWT. // Digest 21st Int. Conf. Infrared and Millimeter Waves (Berlin, Germany, 1996, ed. by M. von Ortenberg and H.-U. Mueller). P.AT2.

139. DenisovG.G., Bratman V.L., Cross A. W., He W., Phelps A.D.R., Ronald K., Samsonov S.V., Whyte C.G. Gyrotron traveling wave amplifier with a helical interaction waveguide. // Phys. Rev. Lett. 1998. V.81, Iss.25. P.5680-5685.

140. Bratman V.L., Cross A.W., DenisovG.G., He W., Phelps A.D.R., Ronald K., Samsonov S.V., Whyte C.G., Young A.R. High-gain wide-band gyrotron traveling wave amplifier with a helically corrugated waveguide. // Phys. Rev. Lett. 2000. V.84, Iss.12. P.2746-2749

141. Коломенский A.A., Лебедев A.H. Резонансные явления при движении частиц в плоской электромагнитной волне. //ЖЭТФ. 1963. Т.44, вып.1 С.261-263.

142. Гапонов А.В. О неустойчивости системы возбужденных осцилляторов по отношению к электромагнитным возмущениям. // ЖЭТФ. 1960. Т.39, вып.2. С.326-332.

143. Kovalev N.F., Kolganov N.G., Palitsin A.V., Fuchs M.I. Relativistic BWO with cyclotron selection of an asymmetric wave. // Proc. of the 4th Int. Workshop Strong Microwaves: Sources and Applications (ed. by A.G.Litvak), N.Novgorod, Russia, 2000, V.2, P.845-850.

144. Кобелев Ю.А., Островский Л.А., Соустова И.А. Автосинхронизация нелинейных осцилляторов // Изв.вузов. Радиофизика. 1986.- Т.297, № 97.- С.1129-1136.

145. Железняков В.В. Электромагнитные волны в космической плазме. М.: Наука, 1977. 432 с.

146. Джексон Дж. Классическая электродинамика, Мир. Москва. 1965.

147. Гинзбург Н.С., Завольский Н.А., Нусинович Г.С., Сергеев А.С. Установление автоколебаний в электронных СВЧ генераторах с дифракционным выводом излучения. //Изв.вузов. Радиофизика. 1986. Т.29, №.1. С. 106-114.

148. Железняков В.В. О неустойчивости магнитоактивной плазмы относительно высокочастотных электромагнитных возмущений. // Изв.вузов. Радиофизика. 1960. Т.З, №1. С.57-67.

149. Ковалев Н.Ф., Фильченков С.Е., Юнаковский А.Д. Электродинамические системы релятивистских карсинотронов. Препринт № 268, ИПФ АН СССР, 1990, 32 стр.

150. Yalandin M.I., Mesyats G.A., ShpakV.G., Smirnov G.T., Shunailov S.A. Repetitive 4-mm-range back-wave oscillator. // Proc. of SPIE Int. Symp. Intense Microwave Pulses. Los Angeles, CA, USA. 1993. V. 1872. P.333-342

151. Быков H.M., Губанов В.П., Гущин A.B., Коровин С.Д., Ростов В.В., Яландин М.И. Диагностика мощных наносекундных импульсов СВЧ излучения. // Приборы и техника эксперимента. 1987. №.6. С. 107-110.

152. Электроника ламп с обратной волной. Под ред В.Н.Шевчика и Д.И.Трубецкова. Изд-во Саратовского ун-та, 1975.

153. Викулов И.К., Тагер А.С. Метод исследования переходных процессов в лампе обратной волны «0»-типа. // Радиотехника и электроника, 1967, 12, №12, С.2146.

154. Deacon D.A.G., Elias L.R., MadeyJ.M.J., Ramian G.J., Schwettman H.A., Smith Y.J. First operation of a free-electron laser. // Phys. Rev. Lett. 1977. V.38, Iss.16. P.892-894.

155. van Amersfoort P.W., Bakker R.J., Bekkers J.В., Best, van Buuren R., Delmee P.F.M., Faatz В., van der Geer C.A.J., Jaroszynski D.A., Manintveld P., Mastop W.J., Meddens B.J.H., van der Meer A.F.G., Nijman J.P., Oepts D., Pluygers J., van der Wiel M.J., Gillespie W.A., Martin P.F., Kimmitt M.F., Pidgeon C.R., Poolse M.W., Saxon G. First lasing with FELIX. // Nucl. Instr.& Meth. in Phys. Res. A. 1992. V.318. P.42^16.

156. Benson S.V., BoyceJ.R., Douglas D.R., Evtushenko P., Hannon F.E., Hernandez-GarciaC., KlopfJ.M., Neil G.R., ShinnM.D., TennantC.D., Zhang S„ Williams G.P. The VUV/IR/THz free electron laser program at Jefferson Lab. // Nucl. Instr.& Meth. in Phys. Res. A. 2011. V.649. P.9-15.

157. Gavrilov N.G., Gorniker E.I., Kulipanov G.N., Kuptsov I.V., Kurkin G.Y., Oreshkov A.D., Petrov V.M., Pinaev I.V., Sedlyarov I.K., Skrinsky A.N., Sokolov A.S., Veshcherevich V.G., Vinokurov N.A., Vobly P.D. Project of CW race-track microtron-recuperator for free-electron laser. // IEEE J. Quantum Electron., 1991. V.27, Iss.12. P.2626-2628.

158. Gavrilov N.G., Knyazev B.A., Kolobanov E.I., Kotenkov V.V., Kubarev V.V., Kulipanov G.N., Matveenko A.N., Medvedev L.E., Miginsky S.V., Mironenko L.A., Oreshkov A.D., Ovchar V.K., Popik V.M., Salikova T.V., Scheglov M.A., Serednyakov S.S., Shevchenko O.A., Skrinsky A.N., Tcheskidov V.G., Vinokurov N.A. Status of the Novosibirsk high-power terahertz FEL. // Nucl. Instr.& Meth. in Phys. Res. A. 2007. V.575, Iss.1-2. P.54-57.

159. Bogomolov Ya.L., BratmanV.L., Ginzburg N.S., Petelin M.I., Yunakovsky A.D. Nonstationary generation in free-electron lasers. // Opt.Commun. 1981. V.36, Iss.3. P.209-212.

160. Jaroszynski D.A., Chaix P., Piovella N. Superradiance in a short-pulse free-electron-laser oscillator. // Phys. Rev. Lett. 1997. V.78, Iss.9. P. 1699-1702.

161. Гинзбург H.C., Сергеев A.C. Коллективное индуцированное излучение пространственно ограниченных ансамблей электронов-осцилляторов: эффекты канализации и сверхизлучения. //ЖТФ. 1990. Т.60, вып.8. С.40-52.

162. Freund Y.P., Sprangle P., Dillenburg D., Da Jornada E.H., Liberman В., Schneider R.S. Coherent and incoherent radiation from free-electron lasers with an axial guide field. // Phys. Rev.A. 1981. V.24, Iss.4. P. 1965-1979.

163. Братман В.Л., Гинзбург H.C., Петелин M.И. Нелинейная теория вынужденного рассеяния волн на релятивистском электронном потоке. // ЖЭТФ. 1979. Т.76, вып.З. С.931-943.

164. Saldin Е., Schneidmiller Е., YurkovM. Self-amplified spontaneous emission FEL with energy-chirped electron beam and its application for generation of attosecond X-ray pulses. // Phys. Rev. ST-AB. 2006. V. 9, Iss.5 050702.

165. Furuno D.S., McDermott D.B., Kou C.S., LuhmannN.C., Vitello P. Operation of large-orbit high-harmonic gyro-traveling-wave tube amplifier. // IEEE Trans.Plasma Sci. 1990. V.18, Iss.3. P.313-319.

166. Братман В.Л., Гинзбург H.C., Нусинович Г.С., Петелин М.И., Юлпатов В.К. Циклотронные и синхротронные мазеры. // в кн. Релятивистская высокочастотная электроника. Сб. научных трудов под ред. А.В.Гапонова-Грехова. Вып.1. Горький: ИПФ АН СССР. 1979, С. 157-217.

167. Гинзбург Н.С. К теории лазеров на свободных электронах с фокусирующим полем накачки. //ЖТФ. 1984. Т.54, вып.2. С.299-305.

168. Суворов Е.В., Токман М.Д. К теории генерации ускоренных электронов при циклотронном нагреве плазмы. // Физика плазмы. 1989. Т. 15, вып.З. С.373-377.

169. LitvakA.G., SergeevA.M., Tokman M.D. et al. On nonlinear effects in electron-cyclotron resonance plasma heating by microwave radiation. // Phys. Fluids B. 1993. V.5, Iss.12. P.4347—4359/

170. Люиселл У. Связанные и параметрические колебания в электронике, М., ИЛ, 1963.

171. Kovalev N.F., Kolganov N.G., Palitsin A.V., Fuchs M.I. relativistic BWO with cyclotron selection of an asymmetric wave. // Proc. of the 4th Int. Workshop Strong Microwaves: Sources and Applications (ed. by A.G.Litvak), N.Novgorod, Russia, 2000. V.2. P.845-850.

172. Nanni E.A., Barnes A.B., Griffin R.G., Temkin R.J. THz dynamic nuclear polarization NMR.//IEEE Trans, on THz Sci. and Tech. 2011. V.l, Iss.l. P.145-163.

173. Вихарев A.A., Денисов Г.Г., Кочаровский Вл.В., Кузиков С.В., Паршин В.В., Песков Н.Ю., Степанов А.Н., Соболев Д.И., Шмелев М.Ю. Быстродействующий квазиоптический переключатель фазы волнового пучка, основанный на эффекте индуцированной фотопроводимости в кремнии. // Письма в ЖТФ. 2007. Т.ЗЗ, вып. 17. С.38-45.

174. Кулыгин М.Л., Денисов Г.Г., Родин Ю.В. Оптически управляемый полупроводниковый модулятор микроволнового излучения с наносекундным быстродействием. // Письма в ЖТФ. 2011. Т.37, вып.8. С.49-55.

175. Венедиктов Н.П., Дубров В.В., Запевалов В.Е., Корнишин С.Ю., Котов А.В., Куфтин А.Н., Малыгин О.В., Седов А.С., Фикс А.Ш., Цалолихин В.И. Экспериментальное исследование непрерывного высокостабильного гиротрона на второй гармонике гирочастоты для спектроскопии динамически поляризованных ядер. //Изв. Вузов. Радиофизика. 20Ю.Т.53,№4. С.260-268.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1*. Гинзбург Н.С., Зотова И.В., Сергеев A.C. Нелинейная теория циклотронного сверхизлучения. // Письма в ЖТФ. 1989. Т. 15, вып.14. С.83-87.

2*. Гинзбург Н.С., Зотова И.В., Сергеев А.С. Циклотронное сверхизлучение движущегося электронного сгустка в условиях группового синхронизма. // Письма в ЖЭТФ. 1994. Т.бО, вып.7. С.501-506.

3*. Гинзбург Н.С., Зотова И.В., Сергеев А.С. Теория эффекта циклотронного сверхизлучения движущегося электронного сгустка в условиях группового синхронизма // ЖТФ. 2000. Т.70, вып.7. С. 1-8.

4*. Гинзбург Н.С., Зотова И.В., Сергеев А.С. К теории ондуляторного сверхизлучения электронного сгустка в режиме группового синхронизма. // Письма в ЖТФ. 1999. Т.25, вып.8, С.8-15.

5*. Ginzburg N.S., Sergeev A.S., Zotova I.V. Theory of wiggler superradiance from an extended electron bunch under the group synchronism condition. // Opt. Comm. 2010. V.283 P.78-83.

6*. Ginzburg N.S., Zotova I.V., Rozental R.M., Sergeev A.S., Kamada M., Kurihara K., Shirasaka H., Ando R., Kamada K. Increasing superradiant pulse peak power by using electron energy chirp. //Nucl. Instr.& Meth. in Phys. Res. A. 2003. V.507. P.61-64.

7*. Гинзбург H.C., Зотова И.В., Малкин A.M., Сергеев А.С., Тараканов В.П. Использование преобразований Лоренца для моделирования эффектов терагерцового сверхизлучения пикосекундных электронных сгустков, движущихся в ондуляторном поле. // Письма в ЖТФ. 2012. Т.38, вып.11. С.69-77.

8*. Гинзбург Н.С., Зотова И.В., Сергеев А.С., Розенталь P.M., Шпак В.Г., Яландин М.И., Фелпс А.Д.Р., Кросс А.В. Генерация субнаносекундных микроволновых импульсов на основе эффекта черенковского сверхизлучения. // ЖТФ. 2002. Т.72, вып.З. С.53-60.

9*. Гинзбург Н.С., Зотова И.В., Сергеев А.С. Генерация и усиление импульсов черенковского СИ электронными пучками с изменяющейся энергией частиц. // Известия ВУЗов, Радиофизика, 2003. Т.46, №10. С.883-890.

10*. Ginzburg N.S., Zotova I.V., Rozental R.M., Sergeev A.S., Kamada M., Kurihara К., Shirasaka H., Ando R., Kamada K. Optimization of electron bunch profile for increasing peak power of superradiance pulses. // Opt.Comm. 2004. V. 231, Iss.1-6. P.303-308.

11*. Гинзбург H.C., Зотова И.В., Новожилова Ю.В., Сергеев А.С., Шпак В.Г., Шунайлов С.А., Ульмаскулов М.Р., Яландин М.И. Теоретическое и экспериментальное

исследование генерации импульсов сверхизлучения сильноточными субнаносекундными электронными сгустками, движущимися в периодической замедляющей системе. // ЖТФ. 2002. Т.72, вып.1. С.83-91.

12*. Зотова И.В., Сергеев А.С. Об инкрементах абсолютной неустойчивости в системе «электронный пучок-встречная волна» при больших длинах пространства взаимодействия. //Изв. вузов. Радиофизика. 2007. Т.50, №4. С.309-315.

13*. Гинзбург Н.С., Зотова И.В., Розенталь P.M., Сергеев А.С., Яландин М.И. О возможности генерации коротковолновых импульсов сверхизлучения при вынужденном встречном рассеянии мощной волны накачки на электронном сгустке. // Письма в ЖТФ. 2000. Т.26, вып.15. С.103-110.

14*. Барышев В.Р., Гинзбург Н.С., Зотова И.В., Сергеев А.С. Генерация «гигантских» импульсов рассеянного излучения на движущемся фронте волны накачки. // Письма в ЖЭТФ. 2008. Т.87, вып.З. С. 150-153.

15*. Гинзбург Н.С., Коноплев И.В., Сергеев А.С., Зотова И.В., Шпак В.Г., Шунайлов В.Г., Ульмаскулов М.Р., Яландин М.И Экспериментальное наблюдение циклотронного сверхизлучения. //Письма в ЖЭТФ, 1996, Т.63, вып.5. С.322-325.

16*. GinzburgN.S., Sergeev A.S., Konoplev I.V., Zotova I.V., Phelps A.D.R., Cross A.W., Cook S., Aitken P., Shpak V.G., Yalandin M.I., Shunailov S.A Experimental observation of cyclotron superradiance under group synchronism conditions. // Phys.Rev.Lett. 1997. V.78. Iss.12. P.2365-2368.

17*. GinzburgN.S., Sergeev A.S., PeskovN.Yu., Zotova I.V., Phelps A.D.R., Cross A.W., He W., Ronald K., Shpak V.G., Yalandin M.I., Shunailov S.A., Ulmaskulov M.R. Experimental observation of wiggler superradiance under group synchronism condition // Nucl.Meth. & Instr. in Phys. Res. A. 1999. V.429, Iss.1-3. P.94-100.

18*. GinzburgN.S., Sergeev A.S., Novozhilova Yu.V., Rozental R.M., Phelps A.D.R., Cross A.W., Aitken P., Shpak V.G., Yalandin M.I., Shunailov S.A, Ulmaskulov M.R. Experimental observation of Cherenkov superradiance from an intense electron bunch. // Opt. Comm. 2000. V.175, Iss.1-3. P. 139-146.

19*. Гинзбург H.C., Сергеев A.C., Зотова И.В., ШпакВ.Г., Шунайлов С.А., Яландин М.И., Фэлпс А.Д.Р., Кросс А.В. Черенковское сверхизлучение электронного

сгустка в секционированной замедляющей системе // Письма в ЖТФ. 1997. Т.23, вып.24. С. 14-19.

20*. Гинзбург Н.С, Зотова И.В., Новожилова Ю.В., Сергеев A.C., Ульмаскулов М.Р., Шпак В.Г., Шунайлов С.А., Яландин М.И., Фэлпс А.Д.Р., Кросс A.B., Виггинс С.М., Хи В., Рональд К., Тараканов В.П. Генерация импульсов сверхизлучения сильноточными субнаносекундными электронными сгустками, движущимися в периодической замедляющей структуре // Письма в ЖТФ. 1998. Т.24, вып. 18, С.7-13.

21*. Ginzburg N.S., Novozhilova Yu.V., Sergeev A.S., PeskovN.Yu., Zotova I.V., A.D.R. Phelps, A.W. Cross, S.M. Wiggins, W. He, K. Ronald, V.G. Shpak, M.I. Yalandin, S.A. Shunailov, M.R. Ulmaskulov V.P. Tarakanov Generation of powerful subnanosecond microwave pulses by intense electron bunches moving in a periodic backward wave structure in the superradiative regime. // Phys.Rev. E. 1999. V.60, Iss.3. P.3297-3304

22*. Шпак В.Г., Яландин М.И., Гинзбург H.C., Сергеев A.C., Зотова И.В., Фелпс .Д.Р., Кросс A.B., Виггинс С.М. Новый источник ультракоротких микроволновых импульсов, основанный на эффекте сверхизлучения субнаносекундных электронных сгустков // ДАН. 1999. Т.365, № 1. С.50-53.

23*. Яландин М.И., ШпакВ.Г., Шунайлов С.А., Ульмаскулов М.Р., Гинзбург Н.С., Сергеев A.C., Зотова И.В., Фелпс А.Д.Р., Кросс A.B., Рональд К., Виггинс С.М. Генерация субнаносекундных импульсов сверхизлучения в коротковолновой части миллиметрового диапазона. // Письма в ЖТФ. 1999. Т.25, вып.23. С. 1-5.

24*. Yalandin M.I., Shpak V.G., Shunailov S.A., Oulmaskoulov M.R., Ginzburg N.S., Zotova I.V., Novozhilova Yu.V., Sergeev A.S., Phelps A.D.R., Cross A.W., Wiggins S.M., Ronald К. Generation of powerful subnanosecond microwave pulses in the range of 38-150 GHz. // IEEE Trans, on Plasma Sei. 2000. V.28, Iss.5. P.1615-1619.

25*. Korovin S.D., Eltchaninov A.A., Rostov V.V., Shpak V.G., Yalandin M.I., Ginzburg N.S., Sergeev A.S., Zotova I.V. Generation of Cherenkov superradiance pulses with a peak power exceeding the power of driving short electron beam. // Phys.Rev.E. 2006. V.74, Iss. 1.016501.

26*. Ginzburg N.S., Konoplev I.V., Sergeev A.S., Zotova I.V., Shpak V.G., Yalandin M.I., Shunailov S.A., Ulmaskulov M.R. Superradiance of short electron pulses in waveguides. // Nucl. Instr.& Meth. in Phys. Res. A. 1996. V.375. P.553-560.

27*. Ginzburg N.S., SergeevA.S., Novozhilova Yu.V., PeskovN.Yu., Konoplev I.V., Zotova I.V., Phelps A.D.R., Cross A.W., CookS., Aitken P., ShpakV.G., Yalandin M.I., Shunailov S.A., Ulmaskulov M.R. Experimental observation of superradiance in millimeter waveband //Nucl. Instr. & Meth. in Phys. Res. A. 1997. V.393. P.352-358.

28*. Гинзбург H.C, Зотова И.В., Новожилова Ю.В., Сергеев A.C., Ульмаскулов М.Р., Шпак В.Г., Шунайлов С.А., Яландин М.И., Фэлпс А.Д.Р., Кросс A.B., Кук С. Генерация ультракоротких импульсов на основе СИ изолированных электронных сгустков. // Изв. Вузов. Прикладная и нелинейная динамика. 1998. Т.6. №1. С.38-53.

29*. Реутова А.Г., Ульмаскулов М.Р., Шарыпов К.А., Шпак В.Г., Шунайлов С.А., Яландин М.И., Белоусов В.И., Гинзбург Н.С., Денисов Г.Г., Зотова И.В., Розенталь P.M., Сергеев A.C. Экспериментальное наблюдение эффекта сверхизлучения при вынужденном встречном рассеянии мощной микроволновой волны накачки сильноточным релятивистским электронным сгустком субнаносекундной длительности. // Письма в ЖЭТФ. 2005. Т.82, вып.5. С.295-299.

30*. Гинзбург Н.С., Зотова И.В., Малкин A.M., Сергеев A.C., Заславский В.Ю., Железное И.В. Терагерцовое сверхизлучение протяженного электронного сгустка, движущегося над гофрированной поверхностью. // Письма ЖТФ. 2012. Т.38, вып.20. С.78-87.

31*. Ginzburg N.S., Malkin A.M., SergeevA.S., Zotova I.V., Zaslavsky V.Yu., Zheleznov I.V. 3D quasioptical theory of terahertz superradiance of an extended electron bunch moving over a corrugated surface. // Phys. Rev.Lett. 2013. V. 110, Iss. 18. 184801.

32*. Гинзбург H.C., Зотова И.В., Сергеев A.C. Об особенностях усиления коротких электромагнитных импульсов при распространении вдоль стационарных электронных потоков. // Письма в ЖТФ. 1999. Т.25, вып.20. С.25-31.

33*. Барышев В.Р., Гинзбург Н.С., Зотова И.В., Сергеев A.C., Розенталь М.Р., Яландин М.И. Усиление ультракоротких импульсов при распространении вдоль квазинепрерывных электронных пучков. // ЖТФ. 2009. Т.79, вып. 1. С. 105-111.

34*. Рыскин Н.М., Гинзбург Н.С., Зотова И.В. Автомодельные режимы усиления и компрессии электромагнитных импульсов при взаимодействии с электронными потоками. // Письма в ЖТФ. 2013. Т.39, вып.2. С.86-94.

35*. Яландин М.И., Реутова А.Г., Ульмаскулов М.Р., Шарыпов К.А., Шунайлов С.А., Гинзбург Н.С., Зотова И.В., Кочаровская Е.Р., Сергеев A.C. Эффект нелинейной компрессии ультракоротких микроволновых импульсов в процессе усиления квазистационарными электронными потоками. // Письма в ЖЭТФ. 2010. Т.91, вып.11. С.620-625.

36*. Ginzburg N.S., Sergeev A.S., Zotova I.V. Self-Induced transparency and electromagnetic pulse compression in a plasma or an electron beam under cyclotron resonance conditions. // Phys. Rev. Lett. 2010. V.105, Iss.26. 265001.

37*. Гинзбург H.C., Зотова И.В., Сергеев A.C. Самоиндуцированная прозрачность, компрессия и остановка электромагнитных импульсов при взаимодействии с пучками невозбужденных классических осцилляторов. //ЖЭТФ. 2011. Т. 140, вып.5. С.890-899.

38*. Ginzburg N.S., Zotova I.V., Cross A.W., Phelps A.D.R., Yalandin M.I., Rostov V.V. Generation, amplification and nonlinear self-compression of powerful superradiance pulses. // IEEE Trans, on Plasma Sei. 2013. V.41, Iss.4. P.646-660.

39*. Ginzburg N.S., Zotova I.V., Sergeev A.S., Konoplev I.V., Shpak V.G., Yalandin M.I., Shunailov S.A., Ulmaskulov M.R. First experimental observation of cyclotron superradiance // Proc. of 11th Int.Conf. on High Power Particle Beams (BEAMS'96), Prague, Czech Republic, 1996, V.l, P.242-244.

40*. Ginzburg N.S., Zotova I.V., Sergeev A.S., Konoplev I.V., Shpak V.G., Yalandin M.I., Shunailov S.A., Ulmaskulov M.R. Experimental observation of superradiance in the millimeter wave band. // Proc. of the Int. Workshop Strong Microwaves: Sources and Applications (ed. by A.G.Litvak), N.Novgorod, Russia, 1996, V.2, P.791-809.

41*. Гинзбург H.C., Зотова И.В., Новожилова Ю.В., Сергеев A.C., ШпакВ.Г., Шунайлов С.А., Ульмаскулов М.Р., Яландин М.И. Создание мощных сверхширокополосных СВЧ-источников с большой частотой следования импульсов на базе малогабаритных сильноточных ускорителей. // В сб. отчетов по научным проектам МНТП России "Физика микроволн" за 1997 год. Нижний Новгород: Мин. Науки и технологии РФ, ИПФ РАН, МГУ, 1998, С.45-48.

42*. Wiggins S.M., Jaroszynski D.A., Cross A.W., Phelps A.D.R., Ronald К., Aitken P., McNeil B.W.J., Robb G.R.M., Yalandin M.I., Shpak V.G., Shunailov S.A. and Ulmaskulov M.R., Ginzburg N.S., Novozhilova Yu.V., Zotova I.V., Sergeev A.S., Peskov N.Yu. A high-power, short pulse dielectric Cherenkov maser amplifier operating in

the superradiant regime. // In Digest of the 23rd Int. Conf. on Infrared and Millimeter Waves (IRMM-98), University of Essex, UK, 1998, P.327-328.

43*. Ginzburg N.S., Novozhilova Yu.V., Sergeev A.S., PeskovN.Yu., Zotova I.V., A.D.R. Phelps, A.W. Cross, S.M. Wiggins, W. He, K. Ronald, V.G. Shpak, M.I. Yalandin, S.A. Shunailov, M.R. Ulmaskulov V.P. Tarakanov Generation of superradiative microwave pulses by intense electron bunches in the repetitive regime. // In Proc.of 12th Int. Conf. on High-Power Particle Beams (BEAMS'98), Haifa, Israel, 1998, V.2, P.901-904.

44*. Phelps A.D.R., Cross A.W., Cooke S.J., Aitken P., He W., Ronald K., Wiggins S.M., Ginzburg N.S., Sergeev A.S., Zotova I.V., Novozhilova N.Yu., PeskovN.Yu., Shpak V.G., Yalandin M.I., Shunailov S.A., Ulmaskulov M.R. Millimetre-wave free electron superradiance experiments. // Proc. of the ITG-Conf. on Displays and Vacuum Electronics, Garmisch-Partenkirchen, Germany, 1998, P.423-428.

45*. Ginzburg N.S., Sergeev A.S., Zotova I.V., Novozhilova Yu.V., Phelps A.D.R., Cross A.W., He W., Ronald K., Wiggins S.M., Shpak V.G., Yalandin M.I., Shunailov S.A., Ulmaskulov M.R. Novel source of powerful subnanosecond microwave pulses based on the superradiance. // In Proc. of the 4th Ultra-Wideband Short-Pulse Electromagnetics Conf., Tel-Aviv, Israel 1998, P.21-26 (ed. by E.Heyman, B.Mandelbaum, J.Shiloh, Kluwer Academic/Plenum Publishers, 1999, ISBN 0-306-46206-0).

46*. Yalandin M.I., Shpak V.G., Shunailov S.A., Oulmascoulov M.R., Ginzburg N.S., Zotova I.V., Novozhilova Yu.V., Sergeev A.S., Phelps A.D.R., Cross A.W., Wiggins S.M., Ronald K. Generation of powerful subnanosecond microwave pulses thorough the band of 38 - 150 GHz. // Digest of Techn. Papers of the 12th IEEE Int. Pulsed Power Conf., Monterey, California, USA, 1999, V.2, P.863-866.

47*. Kamada K., Yamamoto K., Nakajima R., Ando R., Zotova I.V., Rozental R.M., Sergeev A.S., Ginzburg N.S. S-band superradiance in slow wave structure. // Proc. of the 6th Int. Workshop Strong Microwaves: Sources and Applications (ed. by A.G.Litvak), N.Novgorod, Russia, 2005, V.l, P.185-191.

48*. Reutova A.G., Ulmaskulov M.R., Sharypov K.A., Shpak V.G., Shunailov S.A., Yalandin M.I., Belousov V.I., Denisov G.G., Ginzburg N.S., Sergeev A.S., Zotova I.V. Supperradiance in the process of backscattering of a pump wave on the intense electron bunch (theory and experiment) // Proc. of the 6th Int. Workshop Strong Microwaves: Sources and Applications (ed. by A.G.Litvak), N.Novgorod, Russia, 2005, V.l, P. 179-185.

49*. Zotova I.V., Ginzburg N.S., Sergeev A.S., Rozental R.M., Baryshev V.R., Reutova A.G., Sharypov K.A., Shunailov S.A., Ulmaskulov M.R., Yalandin M.I. Novel schemes of production and amplification of superradiance pulses by short intense electron beams. // Proc. of Joint 32nd International Conference on Infrared and Millimeter Waves, 15th International Conference on Terahertz Electronics (IRMMW-THz), Cardiff, UK, 2007, P.262-263.

50* Ginzburg N.S., Sergeev A.S., Zotova I.V., Yalandin M.I., Rostov V.V. Generation of powerful ultrashort microwave pulses based on superradiance from intense electron bunches. // Proc. of the 7th Int. Workshop Strong Microwaves: Sources and Applications (ed. by A.G.Litvak), N.Novgorod, Russia, 2009, V.l, P.206-215.

51*. Kamada K., AizawaK., Kawamura M., Osawara S., Ando R., Ginzburg N.S, Zotova I.V., Malkin A.M., Peskov N.Yu., Sergeev A.S., Zaslavsky V.Yu Development of high-power microwave sources in Kanazawa university. // Proc. of the 7th Int. Workshop Strong Microwaves: Sources and Applications (ed. by A.G.Litvak), N.Novgorod, Russia, 2009, V.l, P.215-224.

52*. Zotova I.V., Ginzburg N.S., Sergeev A.S., Yalandin M.I., Reutova A.G., Ulmaskulov M.R., Sharypov K.A., Shunailov S.A. Amplification and nonlinear compression of ultrashort microwave pulses by quasi-stationary electron beams: theory and experiment. // Proc. ofEAPPC-BEAMS'2010, Korea, 2010, P. 1003

53*. Zotova I.V., Ginzburg N.S, Sergeev A.S., Kocharovskaya E.R., Yalandin M.I., Reutova A.G., Ulmaskulov M.R., Sharypov K.A., Shunailov S.A., Experimental study of amplification and nonlinear compression of superradiance microwave pulses by quasi-stationary electron beams. // Proc. of 16th Int. Symp. on High-Current Electronics, 2010, Tomsk, Russia, P.395-397.

54*. Ginzburg N.S., Zotova I.V., Sergeev A.S. Electromagnetic pulse self-compression under cyclotron resonance absorption by plasma or electron beam. // Proc. of 35th Int. Conf. on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW-THz), Rome, Italy, 2010.

55*. Zotova I.V., Ginzburg N.S., Sergeev A.S. Electromagnetic pulse stopping under cyclotron resonance interaction with backward rectilinear electron beam. // Proc. of 36th Int. Conf. on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW-THz), Houston TX, USA, 2011, W3A.4.

56*. Ginzburg N.S., Zotova I.V., Sergeev A.S., Malkin A.M, Zaslavsky V.Yu. Mechanisms of powerful terahertz pulse generation based on undulator and Cherenkov superradiance of

electron bunches formed by photoinjectors. // Abstract book of the 2nd Int. Conf. Terahertz and Microwave radiation: Generation, Detection and Applications (TERA-2012), Moscow, Russia, 2012, P. 13.

57*. Zotova I.V., Ginzburg N.S., Sergeev A.S., Yalandin M.I., Ulmaskulov M.R., Sharypov K.A. Amplification, self-transparency and compression of ultrashort electromagnetic pulses propagating along quasi-stationary electron beam. // Proc. of the 8th Int. Workshop Strong Microwaves and Terahertz Waves: Sources and Applications (ed. by A.G.Litvak), N.Novgorod- St.Petersburg, Russia, 2012, P.69-70.

58*. Гинзбург H.C., Зотова И.В., Железное И.В., Сергеев А.С., Заславский В.Ю. Механизмы усиления коротких электромагнитных импульсов в гиро-ЛБВ с многозаходной винтовой гофрировкой. // Труды всероссийской научной конференции «Проблемы СВЧ электроники», Москва, 2013, С.43-45.

59*. Zotova I.V., Ginzburg N.S., Sergeev A.S. Use of cyclotron resonance absorption for amplitude modulation of CW microwave radiation. // Proc. of 38th Int. Conf. on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves (RMMW-THz), Germany, Mainz, 2013.