Новые разновидности релятивистских электронных мазеров тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.04, доктор физико-математических наук Савилов, Андрей Владимирович

• Савилов, Андрей Владимирович
• доктор физико-математических наук
• 2003

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Савилов, Андрей Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

Глава I. Новые схемы режима захвата и адиабатического торможения частиц в электронных СВЧ генераторах и усилителях.

1.1. Секционированный генератор.

1.1.1. Простейшая схема секционированного генератора в режиме захвата.

1.1.2. Использование распределенной обратной связи в самовозбуждающейся секции.

1.2. «Нерезонансный» захват в усилителях.

1.2.1. Основные особенности «нерезонансного» захвата в усилителях.

1.2.2. Исследование «нерезонансного» захвата в рамках универсальных асимптотических уравнений.

• 1.2.3. «Нерезонансный» захват в МЦР.

1.2.4. «Нерезонансный» захват в МСЭ с ведущим магнитным полем.

1.3. «Нерезонансный» захват в генераторах

1.3.1. Механизм «нерезонансного» захвата в генераторе.

1.3.2. МСЭ с ведущим магнитным полем.

1.4. Захват в СВЧ системе двухпучкового ускорителя.

1.4.1. Усредненные уравнения движения электронов в периодической дискретной системе.

1.4.2. Система с СВЧ-связью между ячейками и фиксированной структурой электромагнитного поля.

1.4.3. Самозахват в системе с изолированными рабочими секциями без обратной связи.

1.4.4. Самозахват в системе с изолированными рабочими секциями с сильной обратной связью.

Глава II. Двухмодовые схемы электронных мазеров.

2.1. Кооперация бегущей и квазикритической волн в МЦР (МЦАР-гиротрон).

2.1.1. Взаимодействие волн на пучке синфазных электронов.

2.1.2. Теория МЦАР-гиротрона.

2.1.3. Экспериментальное исследование МЦАР-гиротрона.

2.2. Кооперация прямой и встречной волн в МЦР (гиро-ЛОВ-ЛБВ).

2.2.1. Теория гиро-ЛОВ-ЛБВ с гладким волноводом.

2.2.2. Теория и экспериментальное исследование гиро-ЛОВ-ЛБВ с гофрированным волноводом.

2.3. Кооперация бегущей и квазикритической волн в МСЭ-убитроне.

2.3.1. Совместное возбуждение бегущей и квазикритической волн на разных гармониках баунс-частоты.

2.3.2. МСЭ на третьей гармонике баунс-частоты.

2.4. Совместное усиление двух бегущих поперечных мод волновода, связанных брэгговской структурой.

Глава III. Электронные мазеры с умножением частоты.

3.1. Умножение частоты при рассеянии волн электронным пучком.

3.1.1. Умножение частоты в черенковской ЛОВ.

3.1.2. Умножение частоты в МСЭ с ведущим магнитным полем.

3.2. Группировка электронов на удвоенной частоте сигнальной волны.

3.2.1. Механизм группировки на удвоенной частоте.

3.2.2. Группировка электронов в поле двух волн.

Глава IV. Генерация мощных коротких СВЧ импульсов.

4.1. Генерация ультракоротких униполярных импульсов квазиплоскими электронными сгустками.

4.1.1.Метод получения униполярных импульсов.

4.1.2. Селекция мод в полосковом волноводе.

4.1.3. Моделирование излучения униполярных импульсов.

4.2. Спонтанное когерентное циклотронное излучение сгустка электронов, раскачанных лазерным импульсом.

4.2.1. Свойства электронного сгустка, раскачанного лазерным импульсом.

4.2.2. Моделирование процесса излучения.

4.3. Использование брэгговского рассеяния волн на пространственномодулированном электронном пучке для компрессии СВЧ импульсов.

4.3.1. Рассеяние волн на «гофрированном» электронном пучке.

4.3.2. Компрессор СВЧ импульсов с брэгговским электронным ключом.

Глава V. Динамика возбуждения и конкуренция мод в МСЭ-генераторе с нефиксированной структурой СВЧ поля и широкополосной обратной связью.

5.1. Конкуренция продольных мод.

5.1.1. Механизм потери устойчивости одномодовой генерации.

5.1.2. Влияние дисперсии обратной связи на стабильность одночастотной генерации.

5.1.3. Влияние скоростного разброса электронов на стабильность одночастотной генерации

5.1.4. Конкуренция продольных мод в генераторе «Dutch Fusion-FEM».

5.2. Перестройка частоты генерации.

5.2.1. «Дискретная» перестройка частоты в случае частотной дисперсии обратной связи.

5.2.2. Перестройка частоты генерации в течение длительного импульса электронного тока.

5.3. Конкуренция поперечных мод.

5.3.1. Возбуждение и нелинейное подавление нерезонансных паразитных поперечных мод.

5.3.2. Конкуренция поперечных мод в генераторе «Dutch Fusion-FEM».

5.4. Паразитное возбуждение низкочастотных мод.

5.4.1. Бегущие низкочастотные волны.

5.4.2. Квазикритические низкочастотные волны.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Новые разновидности релятивистских электронных мазеров»

Актуальность темы диссертации. Релятивистские высокочастотные электронные мазеры позволяют существенно повысить уровень мощности излучения в диапазонах длин волн, освоенных нерелятивистской электроникой, а также продвинуться на высоких уровнях мощности в новые, доступные ранее лишь для квантовых приборов, диапазоны от субмиллиметрового до ультрафиолетового [1-7]. Соответственно, релятивистские ВЧ электронные генераторы представляются перспективными для использования при решении таких важных физических и технических проблем, как нагрев и диагностика плазмы в установках управляемого термоядерного синтеза, ускорение элементарных частиц до высоких энергий, синтез новых материалов, очистка и поддержание химического состава атмосферы, спектроскопия и др. [5,6,8,9].

К настоящему времени теоретически исследовано и реализовано в эксперименте множество разновидностей релятивистских электронных приборов, основанных на различных механизмах индуцированного излучения частиц. При этом в сантиметровом диапазоне длин волн доминируют модификации традиционных приборов, основанных на черенковском и переходном индуцированном излучении электронных пучков: ЛБВ, клистрон, ЛОВ, магнетрон [10-13], а по мере продвижения в область более коротких волн оказываются более привлекательными так называемые электронные мазеры [14-27] -приборы, основанные на индуцированном тормозном излучении потоков электронов-осцилляторов, колеблющихся либо в однородном магнитостатическом поле (мазеры на циклотронном резонансе), либо в пространственно-периодическом поле накачки (убитроны и скаттроны).

Самой популярной на сегодняшний день разновидностью мазеров на циклотронном резонансе (МЦР) является гиротрон [14,15] - прибор, основанный на циклотронном излучении электронов в направлении, почти перпендикулярном к направлению их поступательного движения. Достоинствами гиротронов являются их высокий КПД, а также высокая селективность генерации, которая достигается при использовании относительно простых микроволновых систем. Недостатки гиротронов обусловлены использованием в них высокодобротных квазикритических рабочих волн; к ним можно отнести определенные сложности при реализации схем с перестройкой частоты излучения, а также ограничение электронного тока и, соответственно, мощности выходного излучения.

Использование доплеровского преобразования частоты колебаний электронов-осцилляторов, поступательно движущихся в направлении, близком к направлению СВЧ-излучения, со скоростью, близкой к световой, является одним из путей увеличения частоты генерации электронных мазеров. Основанные на этом принципе приборы получили название лазеров и мазеров на свободных электронах (ЛСЭ и МСЭ) [17-21]. Генераторы, в которых происходит доплеровское преобразование циклотронной частоты осцилляций частиц -мазеры на циклотронном авторезонансе (МЦАР) [13-16] - позволяют в перспективе освоить миллиметровый и субмиллиметровый диапазоны при существенно меньших, чем в гиротронах, магнитных полях. В то же время, вследствие зависимости релятивистской циклотронной частоты электронов от их энергии, доплеровское преобразование частоты в МЦАР растет пропорционально только первой степени энергии частиц. В этой связи ЛСЭ, основанные на индуцированном ондуляторном излучении (убитроны) и вынужденном рассеянии (скаттроны) [17-22], в которых доплеровское преобразование пропорционально квадрату энергии, имеют преимущества при продвижении в коротковолновые диапазоны.

В последние годы было проведено большое количество экспериментальных исследований релятивистских МЦР, убитронов и скаттронов [26-71]. Одновременно интенсивно развивалась теория этих приборов [72-134]. Если говорить о мазерах со слабо/умеренно релятивистскими электронными пучками (в которых энергия электронов составляет десятки/сотни кэВ), то большинство успешных экспериментов было осуществлено в коротковолновой части сантиметрового и миллиметровом диапазонах длин волн. С точки зрения эффективности, первенство, несомненно, принадлежит слаборелятивистским гиротронам, электронный КПД которых составляет, как правило, 3035%. При этом, однако, мощность генерации этих приборов ограничена уровнем в несколько МВт. Что касается существенно более мощных умеренно-релятивистских электронных мазеров, то их КПД, как правило, довольно низок и достигает 20-30% лишь в некоторых, наиболее успешных экспериментах [33,43,55,57]. Таким образом, к наиболее актуальным проблемам, стоящим перед теорией электронных мазеров на современном этапе, прежде всего относится исследование путей повышеия эффективности и мощности источников, работающих в миллиметровом диапазоне длин волн, а также продвижение мазеров со слабо/умеренно релятивистскими электронными пучками в субмиллиметровый диапазон длин волн.

Цели диссертационной работы. Диссертационная работа посвящена разработке и теоретическому исследованию новых разновидностей электронных мазеров. Основной целью является поиск путей повышения эффективности и мощности электронных мазеров, а также увеличения частоты их генерации. При этом, как правило, важной задачей является обеспечение стабильности генерации и одномодовости выходного излучения. В рамках указанной проблемы в настоящей работе: предложены и теоретически исследованы новые схемы реализации режима захвата и адиабатического торможения частиц в усилительных и генераторных схемах электронных мазеров; предложены и исследованы новые схемы двухволновых электронных мазеров, а именно: одночастотные схемы, основанные на кооперации двух мод микроволновой системы с разными поперечными структурами, а также двухчастотные схемы, основанные на умножении частоты; предложены и исследованы новые методы генерации мощных коротких импульсов когерентного СВЧ-излучения, основанные на спонтанном когерентном излучении коротких электронных сгустков, а также на компрессии СВЧ испульсов вследствие брэгговского рассеяния волн на пространственно-модулированном электронном пучке;

- проведен анализ различных типов конкуренции мод в МСЭ-генераторах с нефиксированной структурой СВЧ-поля и широкополосной обратной связью.

Научная новизна работы.

1. Для усилительной и генераторной схем электронных мазеров предложена новая схема реализации режима захвата и адиабатического торможения частиц - так называемый режим «нерезонансного» захвата. Главной особенностью этого режима является то, что условие электронно-волнового резонанса выполняется в некоторой точке внутри пространства взаимодействия. В окрестности этой резонансной точки происходит захват электронов полем волны вследствие углубления создаваемой волной эффективной потенциальной ямы, которое обусловлено достаточно быстрым ростом амплитуды рабочей волны. Затем отбор энергии захваченных электронов обеспечивается аналогично «традиционному» режиму захвата. Нефиксированность положения резонансной точки означает нефиксированность резонансных параметров системы, что обуславливает весьма низкую критичность прибора к скоростному разбросу электронов, а также возможность широкополосной перестройки частоты в усилительных схемах. Этот результат подтверждается численными расчетами, проведенными для усилительной и генераторной схем МЦР и МСЭ-убитрона.

2. Развита теория режима захвата и адиабатического торможения частиц в секционированных генераторных схемах электронных мазеров. Показано, что использование двухсекционнной схемы (самовозбуждающаяся генераторная секция и усилительная секция, в которой реализуется режим захвата) с плавным распределением СВЧ-поля при переходе из первой секции во вторую обеспечивает практически полный захват электронов на входе в усилительную секцию. Для реализации такой ситуации предложено использование самовозбуждающейся секции с распределенной обратной связью.

3. Предложены новые схемы МЦР-генераторов (МЦАР-гиротрон и гиро-ЛОВ-ЛБВ), основанные на кооперации двух мод микроволновой системы с разными поперечными структурами, находящихся в резонансе с электронами на одной и той же частоте, но на разных гармониках циклотронной частоты. Возможность достижения достаточно высокого КПД в этих приборах продемонстрирована как в численных расчетах, так и в экспериментах. Кроме того, предложена и исследована аналогичная схема реализации МСЭ-убитрона.

4. Развита теория электронных мазеров с умножением частоты. Исследованы режимы совместного возбуждения низкочастотной и высокочастотной волн в МСЭ-убитроне и генераторе черенковского типа. Продемонстрирована перспективность использования таких режимов для генерации СВЧ-излучения субмиллиметрового диапазона длин волн в мазерах с умеренно-релятивистскими электронными пучками. Кроме того, для умножителей частоты клистронного типа предложен новый режим взаимодействия электронов с внешней сигнальной волной в группирующей секции прибора. В этом режиме взаимодействие и, следовательно, группировка электронов происходят на удвоенной частоте сигнальной волны. В качестве одной из возможных схем реализации такого режима предложено использовать взаимодействие частиц одновременно с попутной и встречной компонентами запертой в резонаторе стоячей волны при выполнении двухволнового резонансного условия специального типа. Преимуществом описанного режима группировки является увеличение частоты выходной волны за счет существенного улучшения группировки на четных гармониках частоты сигнальной волны, а также заметного улучшения селективности вследствие малости нечетных гармоник электронного тока.

5. Предложены новые методы генерации ультракоротких широкополосных импульсов электромагнитного излучения субмиллиметрового диапазона длин волн, основанные на спонтанном когерентном излучении коротких электронных сгустков, а именно: синхротронное излучение мощных униполярных импульсов квазиплоскими сгустками релятивистских электронов, которые движутся по ограниченной криволинейной траектории, а также когерентное циклотронное излучение коротких СВЧ импульсов, возникающее при раскачке электронов полем мощного лазерного импульса.

6. Предложено использование пространственно-модулированного («гофрированного») электронного пучка в качестве активного ключа компрессора СВЧ импульсов. Основной идеей является использование брэгговского рассеяния волн на «гофрированном» электронном пучке с целью быстрой трансформации высокодобротной волны накачки в низко добротную выходную волну.

7. Развита теория конкуренции поперечных мод в МСЭ-генераторах с широкополосной обратной связью и нефиксированной структурой СВЧ-поля. Детально исследован механизм потери устойчивости одночастотной генерации и предложен простой метод анализа устойчивости генерации одной продольной моды. Предложены методы учета частотной дисперсии обратной связи в уравнениях пространственно-временной теории возбуждения генератора и продемонстрировано существенное влияние широкополосной дисперсии на процесс взаимодействия мод. Выяснено влияние скоростного разброса частиц на динамику конкуренции продольных мод и установившийся режим генерации. Детально исследован процесс смены «рабочей» моды в процессе перестройки частоты генерации; в частности, продемонстрирован скачкообразный характер перестройки частоты при плавном изменении резонансных параметров системы в течение непрерывного импульса электронного тока.

Научная и практическая ценность работы.

Использование предложенных схем реализации режима захвата и адиабатического торможения частиц (режим «нерезонансного» захвата и схема секционированного генератора с распределенной обратной связью в генераторной секции) представляется привлекательным путем повышения эффективности электронных мазеров, существенного снижения их критичности к скоростному разбросу электронов, а также - для усилительных схем - обеспечения возможности широкополосной перестройки частоты. Идея секционирования послужила основой проекта РФФИ №98-02-17068, в рамках которого в ИПФ РАН был экспериментально реализован МЦР-генератор с профилированным магнитным полем. В настоящее время в рамках проекта РФФИ №02-02-17205 в ИПФ РАН ведутся работы по экспериментальной реализации МЦР-усилителя в режиме «нерезонансного» захвата с высоким электронным КПД.

Важными достоинствами предложенных схем МЦР-генераторов, основанных на кооперации двух поперечных мод (МЦАР-гиротрон и гиро-ЛОВ-ЛБВ) являются возможность достижения высокого электронного КПД, а также селективное возбуждение бегущей волны при использовании простых электродинамических систем. Экспериментальному исследованию этих приборов был посвящен проект РФФИ №99-0216361, в рамках которого в ИПФ РАН были экспериментально реализованы МЦАР-гиротрон с КПД 20-25%, а также широкополосная гиро-ЛОВ-ЛБВ с рекордным для этого прибора КПД 15%.

Осуществление в электронных мазерах с умеренно-релятивистскими электронными пучками умножения частоты представляется привлекательным путем использования резонансного электронно-волнового взаимодействия в уже относительно хорошо освоенном миллиметровом диапазоне длин волн для селективной генерации СВЧ-излучения субмиллиметрового диапазона длин волн. На освоение этого диапазона направлены и работы, посвященные методам генерации ультракоротких широкополосных импульсов электромагнитного излучения на основе спонтанного когерентного излучения коротких электронных сгустков. В частности, предполагается использовать предложенные методы генерации коротких импульсов в экспериментах на базе комплекса TOPS (Terahertz to Optical Pulse Source) в Стратклайдском университете (г. Глазго, Великобритания).

Результаты приведенных в диссертации исследований, посвященных различным типам конкуренции мод в генераторах с широкополосной обратной связью и нефиксированной структурой СВЧ-поля, представляются важными с точки зрения проблемы обеспечения стабильной одномодовой генерации и могут быть использованы для широкого класса электронных мазеров. В частности, они широко использовались при конструировании мощного мазера на свободных электронах (Институт плазменной физики, Нидерланды), а также при объяснении результатов экспериментов с этим генератором.

Аппробация работы. Основные результаты диссертации опубликованы в работах [1*68*], докладывались на 17-19-й, 23-26-й Международных конференциях по ИК и ММ волнам (Пасадена, США, 1992; Колчестер, Великобритания, 1993; Сендаи, Япония, 1994; Колчестер, Великобритания, 1998; Монтерей, США, 1999; Пекин, КНР, 2000; Тулуза, Франция, 2001), Международных рабочих встречах "Мощные микроволны в плазме" (Н.Новгород, 1993, 1996, 1999 и 2002), 16-й и 19-25-й Международных конференциях по лазерам на свободных электронах (Стенфорд, США, 1994; Пекин, КНР, 1997; Вильямсбург, США, 1998; Гамбург, Германия, 1999; Дурхам, США, 2000; Дармштадт, Германия, 2001;

Аргонн, США, 2002; Цукуба, Япония, 2003), Международной конференции EuroEM-2000 (Эдинбург, Великобритания, 2000), 12-й Международной конференции по мощным пучкам заряженных частиц (Хайфа, Израиль, 1998), 10-й Международной рабочей встрече по электронному циклотронному излучению и нагреву (Амеланд, Нидерланды, 1997), 25-й Генеральной ассамблеи Международного Радиофизического Союза (Лилль, Франция, 1996), Международной школе по стохастическим явлениям в радиофизике (Саратов, 1994), 2-м Азиатском симпозиуме по лазерам на свободных электронах (Новосибирск, 1995), на Международных рабочих встречах по МСЭ и ММ волнам (Ньювегейн, Нидерланды, 1992,1993, 1997), а также на внутренних семинарах ИПФ РАН и семинарах, проведенных в Стратклайдском университете (г. Глазго, Великобритания) и Технологическом университете г. Хельсинки (Финляндия).

Значительная часть работ, изложенных в диссертации, была включена в цикл работ «Теоретическое и экспериментальное исследование мощных мазеров на свободных электронах», за который автор (совместно с Н.Ю.Песковым и С.В.Самсоновым) был удостоен Медали и Премии РАН для молодых ученых за лучшую работу 1999 года в области общей физики и астрономии.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, в котором перечислены основные результаты работы. Объем диссертации составляет 343 страницы.

Заключение диссертации по теме «Физическая электроника», Савилов, Андрей Владимирович

Основные результаты диссертации и положения, выдвигаемые на защиту

1. Для усилительной и генераторной разновидностей электронных мазеров предложена новая схема реализации режима захвата и адиабатического торможения частиц - так называемый режим «нерезонансного» захвата. Главной особенностью этого режима является то, что условие электронно-волнового резонанса выполняется в некоторой точке внутри пространства взаимодействия, в окрестности которой происходит захват электронов полем волны. Произвольность положения резонансной точки означает нефиксированность резонансных параметров системы, что обуславливает низкую критичность к скоростному разбросу электронов, а также возможность широкополосной перестройки частоты в усилительных схемах. Для электронных мазеров миллиметрового диапазона длин волн теоретически показана возможность достижения рекордных величин электронного КПД (5060%) при очень слабой чувствительности к скоростному разбросу.

2. Развита теория режима захвата и адиабатического торможения частиц в секционированных генераторных схемах электронных мазеров. Показано, что использование двухсекционнной схемы (самовозбуждающаяся генераторная секция и усилительная секция, в которой реализуется режим захвата) с плавным распределением СВЧ-поля при переходе из первой секции во вторую обеспечивает практически полный захват электронов на входе в усилительную секцию. Согласно расчетам, использование такой схемы в МЦР миллиметрового диапазона длин волн может обеспечить высокий (40-50%) электронный КПД при работе как на первой, так и на высоких гармониках циклотронной частоты.

3. Развита теория СВЧ-системы двухпучкового ускорителя. На основе полученных в работе усредненных уравнений движения электронов по дискретной периодической системе элементарных ячеек СВЧ-системы показана возможность реализации особой разновидности режима захвата частиц ("самозахвата"), когда электронный пучок возбуждает СВЧ-поле с необходимой для захвата структурой и одновременно захватывается этим полем. Найдены условия обеспечения "самозахвата" в системах с различными типами элементарных ячеек.

4. Предложены новые схемы МЦР-генераторов, основанные на кооперации двух мод микроволновой системы с разными поперечными структурами, находящихся в резонансе с электронами на одной и той же частоте, но на разных гармониках циклотронной частоты. В этих схемах первая, бегущая мода используется для достижения высокого электронного КПД и для вывода излучения, а вторая, квазикритическая (в МЦАР-гиротроне) или встречная (в

330~

Заключение гиро-ЛОВ-ЛБВ) мода необходима для обеспечения обратной связи. Такая кооперация мод позволяет при использовании простых микроволновых систем (не содержащих системы обратной связи для бегущей рабочей волны) обеспечить повышение эфеективности электронно-волнового взаимодействия в 1,5-2 раза (по сравнению с простейшими одномодовыми схемами генераторов). Использование предложенных режимов обеспечило достижение рекордно высоких КПД в экспериментах с релятивистскими МЦР миллиметрового диапазона длин волн - 20-25% для МЦАР (в режиме МЦАР-гиротрона) и 15% для гиро-ЛОВ на второй циклотронной гармонике (в режиме гиро-ЛОВ-ЛБВ).

5. Предложен и исследован новый режим взаимодействия электронов с внешней волной, в котором группировка электронов происходит на удвоенной частоте волны. В качестве одной из возможных схем реализации такого режима предложено использовать взаимодействие частиц одновременно с попутной и встречной компонентами стоячей волны при выполнении двухволнового резонансного условия специального типа. Описанный режим может быть использован в группирующей секции умножителя частоты клистронного типа для увеличения частоты выходной волны за счет существенного улучшения группировки на четных гармониках частоты сигнальной волны, а также заметного улучшения селективности вследствие малости нечетных гармоник электронного тока.

6. Предложены новые методы генерации ультракоротких широкополосных импульсов электромагнитного излучения субмиллиметрового диапазона длин волн, основанные на спонтанном когерентном излучении коротких сфазированных (относительно излучаемой волны) электронных сгустков, а именно: синхротронное излучение мощных униполярных импульсов квазиплоскими сгустками релятивистских электронов, которые движутся по короткому участку криволинейной траектории, а также когерентное циклотронное излучение СВЧ импульсов, возникающее при раскачке электронов полем мощного лазерного импульса.

7. Предложено использование пространственно-модулированного («гофрированного») электронного пучка в качестве активного ключа компрессора СВЧ импульсов. Основной идеей является использование брэгговского рассеяния волн на «гофрированном» пучке с целью быстрой трансформации высокодобротной волны накачки в низкодобротную выходную волну.

8. Развита теория конкуренции поперечных мод в МСЭ-генераторах с широкополосной обратной связью и нефиксированной структурой СВЧ-поля. Детально исследован механизм потери устойчивости одночастотной генерации и предложен простой метод анализа устойчивости генерации одной продольной моды. Предложены методы учета частотной дисперсии обратной связи в уравнениях пространственно-временной теории возбуждения генератора и продемонстрировано существенное влияние широкополосной дисперсии на процесс взаимодействия мод. Выяснено влияние скоростного разброса частиц на динамику конкуренции продольных мод и установившийся режим генерации. Детально исследован процесс смены «рабочей» моды при перестройке частоты генерации. Основные результаты развитой теории были использованы в ходе подготовки и проведения экспериментов с длинноимпульсным частотно-перестраиваемым МСЭ-генератором «Dutch Fusion-FEM». В частности, был предсказан и детально объяснен скачкообразный характер перестройки частоты генерации при плавном спадании во времени ускоряющего напряжения в течение длительного импульса электронного тока.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Савилов, Андрей Владимирович, 2003 год

1. Релятивистская высокочастотная электроника. Сборник статей под редакцией А.В.Гапонова-Грехова. Горький: ИПФ АН СССР, 1979.

2. А.В.Гапонов-Грехов, М.И.Петелин. Релятивистская высокочастотная электроника. // Вест. АН СССР,1979, N.4, С.11.

3. Генераторы когерентного излучения на свободных электронах. Сборник статей. М.: Мир, 1983.

4. J.Benford and J.Swegle. High-Power Microwaves. Norwood, MA: Artech House, 1992.

5. Application of High-Power Microwaves. Ed. by A.V.Gaponov- Grekhov and V.L.Granatstein. Norwood, MA: Artech House, 1994.

6. Российская вакуумная СВЧ электроника. Сборник статей под ред. М.И.Петелина. Н.Новгород: ИПФ1. РАН, 2002.

7. Д.И. Трубецков, А.Е. Храмов. Лекции по СВЧ электронике для физиков. М.: Физматлит, 2003.

8. Yu.V.Bykov, A.G.Eremeev, V.E.Semenov. Ceramic sintering using millimeter-wave radiation. // Proc. 2nd Conf. Strong Microwaves in Plasmas (Nyzhny Novgorod, 1993, Ed. by A.G.Litvak), Vol.1, P.414.

9. A.L.Vikharev, A.G.Litvak, et al. Modeling of plasma chemical processes in the artificial ionized layer in the upper atmosphere by the nanosecond corona discharge. // Phys.Lett., 1993, Vol. 179, P. 122.

10. Н.Ф.Ковалев, М.И.Петелин, М.Д.Райзер. А.В.Сморгонский. Приборы типа "О", основанные на индуцированном черенковском и переходном излучении релятивистских электронов. // Релятивистская высокочастотная электроника. Горький: ИПФ АН СССР, 1979. С.76.

11. С.П.Бугаев, В.И.Канавец, А.И.Климов и др. Физические процессы в многоволновых черенковских генераторах. // Релятивистская высоко частотная электроника. Вып.5. Горький: ИПФ АН СССР, 1990. С.78.

12. С.П. Бугаев, В.И. Канавец, В.И. Кошелев, В.А. Черепенин. Релятивистские многоволновые СВЧ генераторы. М: Наука, 1991.

13. В.Е.Нечаев, А.С.Сулакшин, М.И.Фукс. Ю.Г.Штейн. Релятивистский магнетрон. // Релятивистская высокочастотная электроника. Вып.1. Горький: ИПФ АН СССР, 1979. С.114.

14. А.В.Гапонов, М.И.Петелин, В.К.Юлпатов. Индуцированное излучение возбужденных классических осцилляторов и его использование в высокочастотной электронике. // Изв.вузов Радиофизика, 1967, Т. 10, N.9-10, С.1414.

15. V.A.Flyagin, A.V.Gaponov, M.I.Petelin, V.K.Yulpatov. The gyrotron. // IEEE Trans, on MTT, 1977, V.25, N.6, P.514.

16. М.И.Петелин. К теории ультрарелятивистских мазеров на циклотронном авторезонансе. // Изв.вузов Радиофизика, 1974, Т.17, N.6, С. 902.

17. В.Л.Братман, Н.С.Гинзбург, Г.С.Нусинович, М.И.Петелин, В.К.Юлпатов. Циклотронные и синхротронные мазеры//Релятивистская высокочастотная электроника. Вып.1. Горький: ИПФ АН СССР, 1979. С.157.

18. V.L.Bratman, G.G.Denisov, N.S.Ginzburg, M.I.Petelin. FEL's with bragg reflection resonators: cyclotron autoresonance maser versus ubitron. // IEEE J.Quant.El., 1983,Vol.QE-19, N.3, P.282.

19. V.L.Bratman, N.S.Ginzburg, G.S.Nusinovich et al. Relativistic gyrotrons and cyclotron autoresonance masers.//Int. J. Electronics, 1981, Vol.51, N.4, P.541.

20. Free-electron generators of coherent radiation. Physics of quantum electronics. Vol.7-9. Ed. S.F.Jacobs et al. Addison Wesley, 1980 (Vol.7), 1982 (Vols. 8-9).

21. W.B.Colson. Theory of FEL. // Phys.Lett.A, 1977, Vol.64, N1, P.90.

22. N.M.Kroll, V.A. Mc Mullin. Stimulated emission from relativistic electrons passing through a spatially periodic magnetic field. // Phys.Rev.A, 1978, Vol.17, N.l, P.300.

23. P.Sprangle, R.A.Smith. Theory of free-electron laser.//Phys.Rev.A, 1980, Vol.21, N.l, P.293.

24. V.L.Bratman, N.S.Ginzburg, M.I.Petelin. Common properties of free electron lasers. // Opt.Commun., 1979, Vol.30, N.3, P.409.

25. В.Л.Братман, Н.С.Гинзбург, М.И.Петелин, А.В.Сморгонский. Убитроны и скаттроны. // Релятивистская высокочастотная электроника. Вып.1. Горький: ИПФ АН СССР, 1979. С.217.

26. Proc. of the 23rd Int. Free Electron Laser Conf. (Darmstadt, Germany, 2001). Elsevier Science B.V., 2002, Ed. by M.Brunken, H.Genz and A.Richter.

27. Proc. of the 24rd Int. Free Electron Laser Conf. (Argonne, USA, 2002). Elsevier Science B.V., 2003, Ed. by K.-J.Kim, S.V.Milton and E.Gluskin.

28. В.Л.Братман, Г.Г.Денисов, М.М.Офицеров. Мазеры на циклотронном резонансе миллиметрового диапазона длин волн. // Релятивистская высокочастотная электроника. Вып.З. Горький: ИПФ АН СССР, 1983. С. 127.

29. И.Е.Ботвинник, В.Л.Братман, А.Б.Волков и др. Мазеры на свободных электронах с брегговскими резонаторами. // Письма в ЖЭТФ, 1982, Т.35, N.10, С.418.

30. В.А.Богаченков, В.Л.Братман, Г.Г.Денисов и др. Экспериментальное исследование мазера на свободных электронах. // Краткие сообщения по физике ФИАН, 1983, N.6, С.38.

31. В.Л.Братман, Г.Г.Денисов, С.Л.Коровин и др. Экспериментальное исследование МЦАР-усилителя. // Релятивистская высокочастотная электроника. Вып. 6. Горький: ИПФ АН СССР, 1990. С.202.

32. B.G.Danly, J.A.Davies, K.D.Pendergast, RJ.Temkin, J.S.Wurtele. High-frequency cyclotron autoresonance maser amplifier experiments at MIT. // SPIE Microwave and Particle Beam Sources and Directed Energy Consepts, 1989, Vol.1061, P.243.

33. V.L.Bratman, G.G.Denisov, B.D.Kolchugin, S.V.Samsonov, A.B.Volkov. Expermental demonstration of high-efficiency Cyciotron-Aotoresonance-Maser operation. // Phys. Rev. Lett., 1995, Vol. 75, N. 17, P. 3102.

34. G.Bekefi, A.DiRienzo, C.Leibovitch, B.G.Danly. 35GHz cyclotron autoresonance maser amplifier. // Appl. Phys. Lett., 1989, Vol.54, N.14, P.1302.

35. A.W. Fliflet, R.B.McCowan, C.A.Sullivan et al. Development of high power CARM oscillator. // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A, 1989, Vol.285, P.233.

36. M.Caplan, B.Kulke, G.A.Westenskow et al. Induction-linac-driven, millimeter-wave CARM oscillator. // Livermore: Lawrence Livermore National Laboratory, UCRL, CA, 1990, 53689-90.

37. V.L.Bratman, G.G.Denisov, M.M.Ofitserov et al. Cyclotron autoresonance maser with high Doppler frequency up-conversion. //Int. J. of IR and MM Waves, 1992, Vol. 13, N. 12, P. 1857.

38. S.Alberty, B.G.Danly, G.Gulotta et al. Experimental study of 28 GHz high-power long-pulse cyclotron autoresonance maser. // Phys.Rev.Lett., 1993, Vol.71, N.13, P.2018.

39. D.Deacon, L.Elias, J.Madey et al. First operation of free electron laser. // Phys.Rev.Lett., 1977, Vol.38, N.16, P.892.

40. V.Billardon, P.Elleaume, J.Ortega et al. First operation of storage-ring free-elecrron laser. // Phys.Rev.Lett., 1983, Vol.51, N.3, P. 1652.

41. L.Elias, G.Ramian et al. Observation of single-mode operation in free-electron laser. // Phys.Rev.Lett., 1982, Vol.57, N.4, P.424.

42. R.Warren, B.Newnam, J.Winston et al. Results of the Los Alamos FEL. // IEEE J.Quant.Electr., 1983, Vol.QE-19, N.3, P.391.

43. T.Orzechowski, B.Anderson, J.Clark et. al. High-efficiency of microwave radiation from tapered-wiggler free-electron laser. H Phys.Rev.Lett., 1986, Vol.57, N.17, P.2172.

44. D.Birkett, T.Marshall, S.Schlesinger, D.McDermot. A submillimeter free-electron laser experiment. // IEEE J. Quant. Electr., 1981, Vol.QE-17, N.8, P. 1348.

45. D.McDermot, T.Marshall, S.Schlesinger et.al. High-power free-electron laser on simulated raman backscattering. // Phys.Rev.Lett., 1978, Vol.41, N.5, P.1368.

46. П.Г.Жуков, В.С.Иванов, М.С.Рабинович и др. Вынужденное комптоновское рассеяние волн на релятивистском электронном пучке. //ЖЭТФ, 1979, Т.76, N.6, С.2065.

47. А.Ф.Александров, С.Ю.Галузо, В.И. Канавец и др. Релятивистский доплеровский умножитель частоты на циклотронном резонансе. // Радиотехника и электроника, 1982, Т. 27, № 3, С. 578.

48. А.Ф.Александров, А.Н.Власов, С.Ю.Галузо, В.И.Канавец и др. Релятивистские доплеровские СВЧ-умножители частоты. // Релятивистская высокочастотная электроника. Вып.З. Горький: ИПФ АН СССР, 1983. С.96.

49. А.ФАлександров, С.Ю.Галузо, В.И. Канавец. и др. Релятивистский генератор синхротронного излучения на резонансном рассеянии. // Радиотехника и электроника, 1984, Т. 29, № 6, С. 1788.

50. C.J. Cooke, A.W. Cross, W. He, A.D.R. Phelps. Experimental operation of a cyclotron autoresonance maser oscillator at the second harmonic. // Phys. Rev. Lett., 1996, Vol. 77, P. 4836.

51. Kaminsky A.A., Kaminsky A.K., Rubin S.B. Investigation of FEL with strong helical pump and backward guide field. // Particle Accelerators, 1990, Vol. 33, P.189.

52. M.E.Conde, G. Bekefi. Experimental study of a 33.3-GHz free-electron-laser amplifier with a reversed axial guide magnetic field. //Phys. Rev. Lett., 1991, Vol.67, P. 3082.

53. N.S.Ginzburg, A.K.Kaminsky, A.A.Kaminsky, N.Yu.Peskov, S.N.Sedykh, A.P.Sergeev, A.S.Sergeev. Theoretical and experimental comparison of FEL-oscillators with conventional and reversed guide field. // IEEE Trans, on Plasma Sci., 1998, Vol. 26, P. 536.

54. V.L. Bratman, A.W. Cross, G.G. Denisov et al. Gyrotron traveling wave amplifier with a helical interaction waveguide. // Phys. Rev. Letts., v.81, pp.5680-5683, 1998.

55. V.L. Bratman, A.W. Cross, G.G. Denisov, et.al. High-gain wide-band gyrotron travelling wave amplifier with a helically corrugated waveguide. // Phys. Rev. Lett., 2000, Vol.84, P.2746.

56. E.B. Abubakirov, A.N. Denisenko, M.I. Fuchs et.al. X-band amplifier of gigawatt pulse power. // Digest of Int. Workshop RF98 (Pajaro, Dunes, USA, October 1998).

57. R.Yoder, M.A.Lapointe, C.Wang, A.K. Ganguly, J.L. Hirshfield. Multi-megawatt cyclotron autoresonance accelerator and gyroharmonic conversion experiments. // Bull. Amer. Phys. Soc., 1995, Vol. 40, P. 1675.

58. H.Guo, S.H.Chen, V.L.Granatstein, J.Rodgers, G.S.Nusinovich, M.T.Walter, B.Levish, W.J.Chen. Operation of highly overmoded harmonic-multiplying gyrotron amplifier. // Phys. Rev. Lett., 1997, Vol. 79, P.515.

59. J.Rodgers, H.Guo, V.L.Granatstein, S.H.Chen, G.S.Nusinovich, M.T.Walter, J.Zhao. High-efficiency phase-locked operation of the harmonic-multiplying inverted gyrotwystron oscillator. // IEEE Trans, on Plasma Sci., 1999, Vol. 27, P. 412.

60. В.И.Белоусов, В.С.Ергаков, М.А.Моисеев. Двухрезонаторный МЦР на гармониках циклотронной частоты электронов. // Электронная техника. Сер. I Электроника СВЧ, 1978, №9, С.41.

61. V.L.Bratman, A.E.Fedotov, Y.K.Kalynov et al. Moderately relativistic high-harmonic gyrotrons for mm/sbmm wavelength band. // IEEE Trans, on Plasma Sci., 1999, Vol. 27, N.2, P.456.

62. Y.Carmel, V.L.Granatstein, A.Gover. Demonstration of a two-stage backward-wave-oscillator free-electron laser. // Phys. Rev. Lett., 1983, Vol. 51, No. 7, P. 566.

63. N.S. Ginzburg, I.V. Zotova, A.S. Sergeev et al. Experimental observation of cyclotron superradiance under group synchronism conditions. // Phys. Rev. Lett., 1997, Vol. 78, P. 2365.

64. Д.М.Гришин, В.П.Губанов, С.Д.Коровин, С.К.Любутин, Г.А.Месяц, А.В.Никифоров, В.В.Ростов и др. Генерирование мощных СВЧ импульсов диапазона 38 ГГц с частотой повторения до 3.5 кГц. // Письма в ЖГФ, 2002, Т.28, №19, С. 24.

65. А.А.Ельчанинов, С.Д.Коровин, В.В.Ростов, И.В.Пегель, Г.А.Месяц, М.И.Яландин, Н.С.Гинзбург. Черенковское сверхизлучение с пиковой мощностью, превышающей мощность электронного потока. // Письма в ЖЭТФ, 2003, Т.11, №6, С.314.

66. M.A.Agafonov, A.V.Arzhannikov, N.S. Ginzburg et al. Generation of hundred joules pulses at 4-mm wavelength by FEM with sheet electron beam. // IEEE Transactions onPlasma Science, 1998, Vol. 26, P. 1998.

67. N.S.Ginzburg, N.Yu.Peskov, A.S.Sergeev et al. Theory and design of a free-electron maser with two-dimensional feedback driven by a sheet electron beam. // Phys. Rev. E, 1999, Vo. 60, N. 1, P. 935.

68. В.Л.Братман, Н.С.Гинзбург, Н.Ф.Ковалев, Г.С.Нусинович, М.И.Петелин. Общие свойства коротковолновых приборов с длительной инерционной группировкой электронов. // Релятивистская высокочастотная электроника. Вып.1. Горький: НПФ АН СССР, 1979. С.249.

69. N.M.Kroll, P.L.Morton, M.N.Rosenbluth. Variable parameter free-electron laser. // Phys.Quant.Electron., 1980, Vol.7, P.81.

70. N.M.Kroll, P.L.Morton, M.N.Rosenbluth. Enhanced energy extraction in free-electron lasers by means of adiabatic decrease of resonant energy. // Phys.Quant.Electron., 1980, Vol.7, P.l 13.

71. P.Sprangle, C.-M.Tang, W.N.Manheimer. Nonlinear theory of free-electron laser and efficiency enhancement. // Phys.Rev.Lett. A, 1980, Vol.21, N.l, P.302.

72. Н.Ф.Ковалев, М.И.Петелин. Селекция мод в высокочастотных релятивистских электронных генераторах с распределенным взаимодействием. // Релятивистская высокочастотная электроника. Вып.2. Горький: ИПФ РАН, 1981. С.62.

73. J.L.Hirshfield. Cyclotron harmonic maser. // Int.J.IR MM Waves, 1981, Vol.2, N.4, P.695.

74. Н.С.Гинзбург, М.И.Петелин. Теория релятивистских убитронов с сильноточными электронными пучками. // Релятивистская высокочастотная электроника. Вып.4. Горький: ИПФ АН СССР, 1984. С.78.

75. А.А.Кураев. Мощные электронные приборы: методы анализа и оптимизация параметров. М.: Радио и связь, 1986.

76. Н.С.Гинзбург. К теории релятивистских МЦР, работающих в режиме синхронного адиабатического торможения. // Изв.вузов. Радиофизика, 1987, Т.30, №10, С. 1181.

77. Н.С.Гинзбург, И.А.Манькин, В.Е.Поляк, А.С.Сергеев, А.В.Сморгонский. Режим захвата частиц синхронной волной как метод повышения КПД приборов СВЧ. // Релятивистская высокочастотная электроника. Вып.5. Горький: ИПФ АН СССР, 1988. С.37.

78. G.S.Nusinovich. Cyclotron Resonance maser with inhomogeneous external magnetic fields. // Phys. Fluids.

79. B, 1992, Vol.4, N.l 1, P. 1989.

80. P.Sprangle, C.-M.Tang, P.Serafim. Induced resonance electron cyclotron quasi-optical maser. // Nucl.Instr.Meth. Phys. Res. A, 1986, Vol.250, P.361.

81. T.H.Kho, A.T.Lin. Efficiency optimization in an electron cyclotron autoresonance maser amplifier through magnetic field tapering. // Phys.Rev.A, 1989, Vol.40, N.5, P.2486.

82. Э.Б.Абубакиров, А.В.Сморгонский. Повышение эффективности в стабильных режимах работы релятивистских секционированных СВЧ приборов. // Радиотехника и Электроника, 1990, Т. 35, №12,1. C.2644.

83. Н.С.Гинзбург, Н.Ю.Песков. Нелинейная теория релятивистских убитронов с электронными пучками, сформированными в адиабатически нарастающем поле ондулятора и однородном продольном магнитном поле. // ЖТФ, 1988. Т. 58. № 5. С. 859.

84. N.Yu.Peskov, S.V.Samsonov, N.S.Ginzburg, V.L. Bratman. Comparative analysis of electron beam quality on the operation of a FEM qith axial guide magnetic field and a CARM. // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A, 1998, Vol.407, P. 107.

85. В.Я.Богомолов, Н.С.Гинзбург, А.С.Сергеев. Динамика лазеров на свободных электронах с распределенной обратной связью. // Радиотехника и электроника, 1986, Т.31, №1, С.102.

86. N.S.Ginzburg, N.Yu.Peskov, A.S.Sergeev. Dynamics of free electron lasers with two-dimensional distributed feedback. // Optics Commun., 1994, Vol.112, P.151.

87. A.M.Sessler. The free electron laser as a power for a high-gradient accelerating structure. // Laser Acceleration of Particles, AIP Conf. Proc. 91, 1982, P. 154.

88. A.M.Sessler, S.S.Yu. Relativistic klystron version of two-beam accelerator. // Phys.Rev.Lett., 1987, Vol.58, N.23, P.2439.

89. A.M.Sessler et al. Standing-wave free-electron laser two-beam accelerator. // Nucl.Instr.Meth. Phys. Res. A, 1991, Vol.306, P.592.

90. G.G.Denisov, V.L.Bratman, A.K.Krasnykh, E.A.Perelstein, A.V.Savilov, A.S.Sergeev, A.P.Sumbaev.

91. Problems of autobunching and phase stability for the TBA-driver: calculations and design for a modeling experiment. // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A, 1995, Vol.358, P.528.

92. J.L. Vomvoridis. An efficient Doppler-shifted electron-cyclotron maser oscillator. // Int. J. Electronics, 1982, Vol. 53, N.6, P. 555.

93. G.S. Nusinovich, J. Zhao. Double resonance in cyclotron resonance masers. // Phys. Rev. E, 1998, Vol. 58, P. 1002.

94. S.J. Cooke, G.G. Denisov. Linear theory of a wide-band gyro-TWT amplifier using spiral waveguide. // IEEE Trans, on Plasma Science, 1998, Vol. 26, P.519-530.

95. G.G. Denisov, V.L. Bratman, A.D.R. Phelps, S.V. Samsonov. Gyro-TWT with a helical operating waveguide: new possibilities to enhance efficiency and frequency bandwidth. // IEEE Trans, on Plasma Science, 1998, Vol.26, P.508.

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

97. А.К. Ganguly, S. Ahn. Non-linear analysis of the gyro-BWO in three dimensions. // Int. J. Electron.,1989, Vol. 67, P.261.

98. A.T.Lin. Mechanisms of efficiency enhancement in gyro backward wave oscillators with tapered magnetic fields. // Phys. Rev. A, 1992, Vol. 46, P. 4516.

99. G.S. Nusinovich, O. Dumbrajs. Theory of backward wave oscillators with tapered magnetic field and waveguide cross section. // IEEE Trans, on Plasma Science, 1996, Vol.24, P.620.

100. M.T. Walter, R.M. Gildenbach, J.W. Luginsland et al. Effect of tapering on gyrotron backward wave oscillators. // IEEE Trans, on Plasma Science, 1996, Vol.24, P.636.

101. V.L.Bratman, G.G.Denisov, A.E.Fedotov et. al. Efficiency enhancement for high-harmonic helical gyro-BWO. // Digest of 24th Int. Conf. on IR and MM Waves (Monterey, USA, 1999, ed. L.A. Lombardo), PS-4.

102. N.S.Ginzburg, N.Yu.Peskov, I.E. Kamenetsky, A.K.Kaminsky, A.A.Kaminsky, S.N.Sedykh, A.P.Sergeev. Project of a large orbit FEM-oscillator operated at the second harmonic. // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A, 1999, Vol.429, P. 121.

103. Н.С.Гинзбург, Н.Ф.Ковалев, М.И.Петелин. Канализация электромагнитных волн и эффекты сверхизлучения в неравновесных электронных ансамблях. // Релятивистская высокочастотная электроника. Вып.6. Горький: ИПФ АН СССР, 1990. С.7.

104. Н.С.Гинзбург, А.С.Сергеев. Линейная теория эффекта канализации излучения ленточными электронными релятивистскими пучками в лазерах на свободных электронах. // ЖТФ, 1989, Т.59,3, С. 126.

105. ЖЭТФ, 2000, Т. 118, Вып. 2(8), С. 291.

106. V.L. Granatstein, P. Sprangle. Mechanisms for coherent scattering of electromagnetic waves from relativistic electron beams. // IEEE Trans, on MTT, 1977, Vol. MTT-25, P. 545.

107. K.R.Chu, H.Guo, V.L.Granastein. Theory of harmonic multiplying gyrotron traveling-wave amplifier. // Phys. Rev. Lett., 1997, Vol. 78, P. 4661.

108. J.L. Hirshfield. Coherent radiation from spatiotemporally modulated gyrating electron beams. // Phys. Rev. A, 1991, Vol.44, P. 6845.

109. J.L. Hirshfield, C. Wang, A.K. Ganguly. Design of multimegawatt millimeter-wave converters for operation at high gyroharmonics. // IEEE Trans. Plasma Sci, 1996, Vol. 24, N.3, P.825.

110. N.S.Ginzburg, M.D.Tokman. The increase in efficiency of free electron lasers using cyclotron resonances of electrons with combination wave. // Opt.Commun., 1982, Vol.43, N.2, P.137.

111. Н.С.Гинзбург, А.С.Сергеев, М.Д.Токман. Нелинейная теория вынужденного комбинационного рассеяния электромагнитных волн на замагниченном релятивистском электронном пучке. // ЖТФ, 1988, Т.58, №8, С.1457.

112. Н.С.Гинзбург. Об эффекте сверхизлучения сгустков релятивистских электронов-осцилляторов. // Письма в ЖТФ, 1988, Т. 14, №5, С.440.

113. B.W.J.McNeil, G.R.M.Robb, D.AJaroszynski. Self-amplification of coherent spontaneous emission in the free electron laser. // Opt. Commun., 1999, Vol. 165, P. 65.

114. A.Doria, R.Bartolini, J.Feinstein, G.P.Gallerano, R.H.Pantell. Coherent emission and gain from a bunched electron beam. // IEEE J. Quantum Electron., 1993, Vol. 29, P. 1428.

115. D.AJaroszynski, RJ.Bakker, A.F.G. van der Meer, D.Oepts, P.W. van Amersfoort. Coherent startup of an infrared free-electron laser. // Phys. Rev. Lett., 1993, Vol. 71, P. 3798.

116. D.AJaroszynski et al. Superradiance in a Short-Pulse Free-Electron-Laser Oscillator. // Phys. Rev. Lett., 1997, Vol. 78, P.1699.

117. Ya.L.Bogomolov, V.L.Bratman, N.S.Ginzburg, M.I.Petelin, A.D.Yunakovsky. Nonstationary generation in free-electron lasers. // Optics Commun., 1981, Vol.36, N.3, P.209.

118. N.S.Ginzburg, M.I.Petelin, M.A.Shapiro. Automodulation and stochastic oscillation regimes in resonant relativistic electron masers. // Proc. of 10 Europ. Conf. on Control. Fusion and Plasma Physics (Moskva,1981), Vol.1, P.M2.

119. Н.С.Гинзбург, С.П.Кузнецов Периодические и стохастические автомодуляционные режимы в электронных генераторах с распределенным взаимодействием. // Релятивистская высокочастотная электроника. Вып.2. Горький: ИПФ АН СССР, 1989. С. 101.

120. N.S.Ginzburg, M.I.Petelin. Multy-frequency generation in free electron lasers with quasi-optical resonator. // Int.J.Electron., 1985, Vol.59, N.3, P.291.

121. G.Datolly, A.Marino, A.Reniery. A miltimode small signal analysis of the single pass free electron laser. // Optics Commun., 1980, Vol.35, N.3, P.407.

122. N.S.Ginzburg, M.A.Shapiro. Quasi-linear theory of multimode free electron lasers with an Inhomogeneous frequency broadening. // Optics Commun., 1982, Vol.40, N.3, P.215.

123. T.M.Antonsen, Jr., B.Levush. Mode competition and suppression in free electron laser oscillator. // Phys.Fluids B, 1989, Vol.1, N.5, P. 1097.

124. B.Levush, T.M.Antonsen, Jr. Nonlinear mode competition and coherence in a low gain FEL oscillator. // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A, 1989, Vol.285, P. 136.

125. Н.С.Гинзбург, А.С.Сергеев. Динамика ЛСЭ генераторов с резонаторами произвольной добротности. //ЖТФ, 1991,Т.61, №6, С. 133.

126. Ю.П.Блиох, А.В.Бородкин, М.Г.Любарский и др. Применение метода функционального отображения для исследования ЛБВ-генератора с запаздывающей обратной связью. // Изв.вузов

127. Прикл. нелин. динамика, 1993, Т. 1, №1-2, С.34.

128. Т.М. Antonsen, Jr., B.Levush. Spectral characteristics of free electron laser with time-depended beam energy. // Phys.FluidsB, 1990, Vol.2, N. 11, P.2791.

129. M.Caplan, B.Levush, T.M.Antonsen, Jr., et al. Predicted operating conditions for maintaining mode purity in the 1 MW 200 GHz FOM FEM. // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A, 1995, Vol.358, P. 174.

130. В.Л.Братман, Н.С.Гинзбург, Ю.В.Новожилова, А.С.Сергеев. Вынужденное рассеяние и взаимодействие низкочастотных и высокочастотных волн в релятивистских электронных СВЧ-генераторах. // Письма в ЖТФ, 1985, Т.11, №8, С.504.

131. А.П. Кузнецов, А.П. Широков. Сложная динамика двухмодовой конечномерной модели лазера на свободных электронах. // Изв. ВУЗов Прикл. нелин. динамика, 1999, Т. 7, № 1, С. 3.

132. Е.Д.Белявский. О режиме работы приборов О-типа с захватом электронных сгустков полем электромагнитной волны.// Радиотехника и электроника, 1971, Т.16, №1, С.208.

133. М.И.Рабинович, Д.И.Трубецков. Введение в теорию колебаний и волн. М.: Наука, 1984.

134. Г.М.Заславский, Р.З.Сагдеев. Введение в нелинейную физику. М.: Наука, 1988.

135. V.I. Karpman, Ja. N. Istomin, D.R. Shklyar. Non-linear frequency shift and self-modulation of the quasi-mono-chromatic whistlers in the inhomogeneous plasma. // Planet. Space Sci., 1974, Vol. 22, P. 859-871

136. В.М.Лопухин. Возбуждение электромагнитных колебаний и волн электронными потоками. М.: t Гостехиздат, 1953.

137. G.A.Westenskow, T.L.Houck, S.S.Yu. Transverse instabilities in a relativistic two-beam accelerator. // Proc. of 16th Int. LIN AC Conf. (Ottawa, Canada, 1992).

138. П.Л.Капица. Динамическая устойчивочть маятника при колеблющейся точке подвеса. // ЖЭТФ, 1951, Т.21, №7, С.588.

139. М.А.Миллер. Движение заряженных частиц в высокочастотных электромагнитных полях. // Изв. вузов Радиофизика, 1958, Т.1, №3, С.110.

140. Л.А.Вайнштейн, В.А.Солнцев. Лекции по сверхвысокочастотной электронике. М.: Советское радио, 1973.

141. А.А.Коломенский, А.Н.Лебедев. Авторезонансное движение частиц в плоской электромагнитной волне. // ДАН СССР, 1962, Т. 145, №6, С. 1259.

142. В.Я.Давыдовский. О возможности резонансного ускорения заряженных частиц электромагнитными волнами в постоянном магнитном поле. // ЖЭТФ, 1962, Т.43, №3(9), С.886.

143. Н.Ф.Ковалев, И.М.Орлова, М.И. Петелин. Трансформация волн в многомодовом волноводе с t гофрированными стенками. // Изв. ВУЗов Радиофизика, 1968, Т. XI, № 5, С. 783.

144. Н.Ф.Ковалев. Электродинамическая система релятивистской ЛОВ. // Электронная техника. Сер. 1. Электроника СВЧ, 1973, Т.З, С. 102.

145. Proc. of 28th Int. Conf. on IR and MM Waves (Otsu, Japan, Sept. 2003)

146. Proc. of 11th Int. Conf. on Terahertz Electronics (Sendai, Japan, Sept. 2003).

147. R. A. Alvarez. Some properties of microwave resonant cavities relevant to pulse-compression power amplification. // Rev. Sci. Instrum., 1986, Vol. 57, N.10, P.2481.

148. M.I. Petelin, A.L.Vikharev, J.L. Hirshfield. Pulse compressor based on electrically switched Bragg reflectors. // Proc. of 7th Workshop on Advanced Accelerator Concepts (Lake Tahoe, USA, 1996): AIP Conf. Proc., 1997, Vol.398, P. 822.

149. А.Л.Вихарев, А.М.Горбачев, О.А.Иванов, В.А.Исаев, С.В.Кузиков, А.Л.Колыско, М.И.Петелин. Активный компрессор СВЧ-импульсов на осесимметричной моде круглого волновода. // Письма в ЖТФ, 1998, Т. 24, №20, С.6.

150. A.L.Vikharev, A.M.Gorbachev, O.A.Ivanov, V.A.Isaev, S.V.Kuzikov, M.I.Petelin, J.L.Hirshfield. Active pulse compression. II Proc. of the Int. Workshop "Strong Microwaves in Plasmas" (N.Novgorod, LAP RAS, 2000, Ed. by A.G. Litvak), Vol. 2, p.872.

151. S.G.Tantawi, R.D.Ruth, A.E.Vlieks, M.Zolotorev. Active high power RF pulse compression using optically switched resonant delay lines. // Proc. of 7th Workshop on Advanced Accelerator Concepts (Lake Tahoe,

152. USA, 1996); AIP Conf. Proc., 1997, Vol. 398, P.813.

153. S.G.Tantawi. The design and analysis of multi-megawatt distributed single pole double throw (SPDT) microwave switches. // Proc. of 9lh Workshop on Advanced Accelerator Concepts (USA, 1998); AIP Conf. Proc., 1999, Vol. 472, P. 959.

154. Р. Фейнман, Р.Лейтон, М.Сандс. Фейнмановские лекции по физике. Том 2. Электромагнитное поле. М.: Наука, 1982.

155. Г.Г.Денисов, М.Г.Резников. Резонаторы для релятивистских генераторов коротковолнового излучения. //Тезисы докл. IX Всесоюз. конф. по электронике СВЧ (Киев, 1979), С.III.

156. G.G.Denisov, D.A.Lukovnikov, M.Yu.Shmelev. Microwave systems based on the effect of image multiplication in oversized waveguides. // Digest of 18 Int.Conf. on 1R MM Waves (Colchester, UK, 1993), P.485.

157. Trans, on Plasma Science, 1999, Vol. 27, No.4, P.1084. 52*. W.H Urbanus et al (A.V.Savilov). First lasing of the Dutch Fusion-FEM: 730 kW, 200 GHz. // Nucl. Instr.