Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по разное
Работа выполнена в Институте прикладной физики Российской академии наук
(г. Нижний Новгород)
На правах рукописи
Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор Винокуров Николай Александрович;
доктор физико-математических наук, Запевалов Владимир Евгеньевич;
Песков Николай Юрьевич доктор физико-математических наук, профессор Черепенин Владимир Алексеевич МОЩНЫЕ МАЗЕРЫ НА СВОБОДНЫХ ЭЛЕКТРОНАХ
Ведущая организация: Институт электрофизики УрО РАН С ОДНОМЕРНОЙ И ДВУМЕРНОЙ (г. Екатеринбург) РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ 01.04.04 - физическая электроника
Защита состоится л 2011 года в _____ часов на заседании диссертационного совета Д002.069.02 при Институте прикладной физики РАН по адресу: 603950, г. Нижний Новгород, ГСП-120, ул. Ульянова, 46.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института прикладной физики РАН.
Автореферат разослан л____ ___________ 2011 г.
А В Т О Р Е Ф Е Р А Т диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук
Ученый секретарь диссертационного совета, доктор физико-математических наук, профессор Ю. В. Чугунов Нижний Новгород, 20
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
речные размеры традиционных брэгговских резонаторов составляли не более нескольких (1 - 2) длин волн излучения, а генерируемая мощность не
Актуальность темы диссертации превышала десятков мегаватт. Дальнейшее увеличение поперечных размеСоздание мощных импульсных источников миллиметрового и субмил- ров таких электродинамических систем ведет к потере их селективности.
иметрового излучения является актуальной задачей электроники больших Одним из возможных путей увеличения мощности выходного излучения мощностей. Потребность в таких источниках обусловлена рядом фундамен- МСЭ при сохранении ее средней плотности может быть развитие пространтальных задач и практических приложений, включая физику плазмы и ства взаимодействия вдоль одной из поперечной координат и использоватвердого тела, фотохимию, биофизику, исследование свойств и синтез но- ние сильноточных РЭП ленточной и трубчатой конфигурации. В настоящий вых материалов, ускорительные приложения и т.д. момент реализованы подобные пучки с характерными поперечными размеВ настоящее время наибольшая мощность излучения получена с помо- рами до 102 см и запасом энергии ~ 102 - 103 кДж [43, 44]. В микроволновом щью гиротронов [1], которые при использовании субрелятивистских элек- диапазоне ширина этих пучков на несколько порядков превосходит длину тронных пучков позволили освоить миллиметровый диапазон на мегаватт- волны, и при создании генераторов на их основе на первый план выступает ном уровне мощности [2 - 5] и продвинуться в субмиллиметровый диапазон проблема обеспечения режима одномодовой генерации в условии сущестс мощностью в десятки киловатт [6, 7]. Перспективными источниками им- венной сверхразмерности пространства взаимодействия.
пульсного излучения являются лазеры (мазеры) на свободных электронах В электронике СВЧ накоплен достаточно большой опыт эффективного (ЛСЭ, МСЭ) [8 - 11], основанные на вынужденном ондуляторном излуче- решения проблемы электродинамической и электронной селекции мод [45 нии (излучении в периодическом магнитостатическом поле) релятивист- 50]. Одним из наиболее успешных решений явилось использование квазиских электронных пучков (РЭП) в условиях доплеровского преобразования оптических резонаторов в виде отрезков слабонерегулярных волноводов, в частоты и способные, таким образом, обеспечить узкополосное излучение с которых электронный поток возбуждает моды на квазикритических частомульти-мегаваттным уровнем мощности в диапазонах от терагерцового тах. Такой метод селекции широко применяется в гиротронах [1] и оротро[12 - 16] до субмиллиметрового [17, 18] и миллиметрового [19 - 29]. нах [50] и позволяет использовать в этих приборах существенно сверхразДля достижения больших импульсных мощностей в микроволновом мерные электродинамические системы, составляющие до 20 - 30 длин волн диапазоне при запитке МСЭ используются сильноточные (~ 0.1 - 10 кА) [2 - 5]. Однако в МСЭ, работающих на быстрых, распространяющихся магнитонаправляемые РЭП с умеренной энергией частиц (~ 0.5 - 1.5 МэВ) и вдоль электронного потока, волнах, эти методы селекции не применимы.
гигаваттным уровнем мощности. Фокусировка и транспортировка подоб- Для эффективной селекция мод в МСЭ с поперечно-развитым пространных пучков в пространстве взаимодействия осуществляется, как правило, ством взаимодействия Н.С.Гинзбургом и др. было предложено использоваведущим магнитным полем, наличие которого существенно влияет как на ние двумерной распределенной обратной связи [4А - 6А], реализуемой с процесс формирования винтовых РЭП, так и на работу МСЭ [30 - 37, 1А]. помощью, так называемых, двумерных брэгговских резонаторов. Эти Основными конкурентами МСЭ, также использующими доплеровское резонаторы представляют собой отрезки планарных или коаксиальных волпреобразование частоты, являются мазеры на циклотронном авторезонансе новодов с двоякопериодической гофрировкой, связывающей четыре парци(МЦАР) - генераторы, основанные на циклотронном излучении магнитона- альные волны, две из которых распространяются вдоль поступательного правляемых РЭП [38]. Однако, как показали проведенные эксперименталь- движения электронов и во встречном направлении (подобно традиционным ные [39, 23, 24, 24А] и теоретические [19А] исследования, МСЭ с ведущим брэгговским резонаторам [21, 40 - 42]), а две другие - в поперечном (азимумагнитным полем обладают меньшей критичностью к разбросу параметров тальном) направлении. Включение в цепь обратной связи поперечноРЭП по сравнению с МЦАР и, таким образом, предпочтительны с точки распространяющихся волновых потоков позволяет обеспечить эффективзрения получения большей эффективности и мощности излучения. ную селекцию мод по поперечному (азимутальному) индексу (по широТрадиционными электродинамическими системами МСЭ-генераторов в кой поперечной координате) и когерентность излучения пространственнонастоящее время стали брэгговские резонаторы в виде отрезков волноводов развитых РЭП ленточной или трубчатой геометрии.
со слабой однопериодической гофрировкой [21, 40]. Данные резонаторы, В то же время, задача укорочения длины волны излучения требует разреализующие одномерную распределенную обратную связь (РОС), как и вития пространства взаимодействия и по второй (лузкой) поперечной копредшествующие оптические аналоги [41, 42] обеспечивают связь двух ординате. Данная проблема может быть решена на основе модифицированвстречно-распространяющихся волн, обладающих значительной групповой ных брэгговских резонаторов, использующих связь квазикритических и скоростью. Однако во всех проведенных экспериментах [21, 26 -28] попе- распространяющихся мод [53А, 56А]. Таким образом, комбинация меха3 низмов селекции, реализуемых в модифицированных и двумерных брэггов- 6. В мм диапазоне длин волн продемонстрирована работоспособность носких структурах, позволяет обеспечить развитие системы по обеим попе- вых схем МСЭ с одномерной и двумерной РОС.
речным координатам и реализовать в перспективе на базе существующих Практическая значимость диссертационной работы пучков узкополосные генераторы микроволнового излучения с гигаваттным Результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследоуровнем мощности.
ваний привели к созданию МСЭ с рекордными параметрами излучения.
Целью диссертационной работы является теоретическое и экспериДанные генераторы могут быть использованы в ряде фундаментальных и ментальное исследование МСЭ с одномерной и двумерной распределенной инженерных приложений. На основе реализованного ОИЯИ-ИПФ МСЭ обратной связью на основе сильноточных магнитонаправляемых РЭП, поразработан стенд для исследования свойств материалов под воздействием иск путей увеличения их мощности, повышения КПД и обеспечения устоймощных микроволновых импульсов.
чивости режима узкополосной одномодовой генерации в условиях сущестПолученные в процессе выполнения диссертационной работы результавенной сверхразмерности пространства взаимодействия.
ты могут быть также использованы при разработке других мощных узкополосных электронных мазеров, а также при создании высокоселективных Научная новизна электродинамических систем мм и суб-мм диапазонов.
1. Построена нелинейная теория МСЭ с ведущим магнитным полем, основанная на использовании усредненного описания движения частиц. Ис- Положения, выносимые на защиту следованы особенности формирования винтовых РЭП и их энергообме1. В МСЭ-генераторах на основе интенсивных магнитонаправляемых реляна при различных соотношениях между гиро- и баунс-частотами. Найтивистских электронных пучков, обладающих большим разбросом парадены оптимальные режимы работы МСЭ, продемонстрирована возможметров, оптимальными с точки зрения получения высокого электронного ность увеличения их эффективности.
КПД являются режимы, удаленные от циклотронного резонанса, в том чис2. Теоретически и экспериментально исследованы условия реализации ле, режим обратного ведущего поля.
одномодовой и многомодовой генерации в МСЭ с брэгговскими резона2. В МСЭ с двухзеркальными брэгговскими резонаторами, реализующими торами различных типов. При умеренной сверхразмерности (1 - 2 длины одномерную распределенную обратную связь, одномодовый режим генераволны) показана эффективность использования брэгговского резонатора ции устанавливается в результате нелинейной конкуренции мод и, соответсо скачком фазы гофрировки с точки зрения повышения КПД и устойственно, в условиях нестабильности параметров пучка носит мультистачивости одномодовой генерации.
бильный характер. Использование брэгговского резонатора со скачком фа3. Продемонстрирована возможность работы брэгговского МСЭзы гофрировки позволяет обеспечить устойчивый режим одномодовой гегенератора на высокодобротную резонансную нагрузку. На основе нерации с КПД до 20 - 30% при свехразмерности пространства взаимодей30-ГГц МСЭ реализован стенд для исследования свойств материалов ствия 1 - 2 длины волны.
под воздействием мощных ВЧ-импульсов.
3. В качестве электродинамических систем мощных МСЭ-генераторов, ра4. Проведен анализ электродинамических свойств и холодное тестироботающих в коротковолновой части миллиметрового и субмиллиметровом вание новых типов брэгговских резонаторов, в том числе, двумерных диапазонах, могут быть использованы модифицированные брэгговские ребрэгговских резонаторов и модифицированных брэгговских резонатозонаторы, основанные на связи бегущих и квазикритических волн. Наличие ров, основанных на связи бегущих и квазикритических волн. Показаны в цепи обратной связи квазикритических волн позволяет улучшить селеких преимущества перед традиционными аналогами с точки зрения подтивные характеристики по сравнению с традиционными аналогами и обесдержания селективности в условиях существенной свехразмерности печить режим стабильной одномодовой генерации в МСЭ при сверхразпространства взаимодействия.
мерности пространства взаимодействия до 10 длин волн, достаточной для 5. Исследована возможность использования двумерной РОС для получетранспортировки интенсивных релятивистских пучков.
ния мощного пространственно-когерентного излучения в генераторах, 4. При использовании двумерных брэгговских резонаторов планарной и запитываемых широкими (в масштабе длины волны) ленточными и коаксиальной геометрии с неглубокой двоякопериодической гофрировкой трубчатыми РЭП. Развита концепция сверхмощных МСЭ-генераторов с поверхности могут быть реализованы мощные МСЭ генераторы с двумердвумерной РОС на основе подобных пучков.
ной распределенной обратной связью. В соответствии с результатами теоретического анализа, возникающие в такой системе поперечные (по отно5 шению к направлению распространения электронного пучка) волновые по- ичный вклад автора токи позволяют синхронизовать излучение релятивистских электронных В работах [1А, 2А] развит подход к нелинейной теории МСЭ с ведущим пучков ленточной и трубчатой геометрии с поперечными размерами, достимагнитным полем, основанный на усредненном описании движения частиц.
гающими 102 - 103 длин волн.
Исследованы особенности энергообмена интенсивных магнитонаправляе5. Экспериментально показано, что комбинация методов селекции и управмых РЭП в МСЭ, показаны механизмы увеличения их эффективности. Объления волновыми потоками, реализуемых в одномерных и двумерных брэгяснен высокий КПД, реализованный в МСЭ с обратным ведущим полем говских структурах, позволяет обеспечить узкополосную одномодовую ге[16А] и продемонстрированы их преимущества перед МЦАР [19А].
нерацию в МСЭ на основе интенсивных релятивистских электронных пучНа основе пространственно-временного подхода, развитого ков и реализовать когерентные источники микроволнового излучения Н.С.Гинзбургом и А.С.Сергеевым, соискателем проведено моделирование мультимегаваттной мощности.
МСЭ с брэгговскими резонаторами различных типов, определены условия установления одномодовых и многомодовых режимов генерации [17А].
Публикации и апробация результатов Продемонстрирована возможность достижения высокого КПД при испольОсновные результаты диссертации опубликованы в работах [1А - 80А], зовании брэгговского резонатора со скачком фазы гофрировки [24А, 32А].
среди которых 40 статей в зарубежных реферируемых журналах и 40 статей Разработаны электродинамические системы МСЭ, реализованного на основ отечественных журналах, рекомендованных ВАК. Материалы диссертаве ускорителя ЛИУ-3000 (ОИЯИ). Экспериментальные исследования этого ции докладывались автором на V и VII Всесоюзных семинарах Высокогенератора ведутся совместно с А.К.Каминским и С.Н.Седых и др. в ОИЯИ.
частотная релятивистская электроника (Горький 1987; Томск 1991), VIII В последние годы автор принимал ключевое участие в создании стенда для Всесоюзном и IX Международном симпозиумах по сильноточной электроисследования свойств материалов на данного МСЭ-генератора [73А, 78А].
нике (Свердловск 1990, Екатеринбург-Москва 1992), Всесоюзном семинаре Для продвижения МСЭ в коротковолновые диапазоны предложено исВолновые и колебательные явления в электронных приборах О-типа (Лепользование модифицированных брэгговских структур, основанных на свянинград 1990), Всесоюзной школе-семинаре Физика и применение микрози бегущих и квазикритических волн [53А, 56А], показаны их высокие севолн (Москва 1991), Всесоюзных конференциях по физике плазмы и лективные свойства вплоть до суб-мм диапазона [69А, 77А]. Для демонступравляемому термоядерному синтезу (Звенигород 1991, 2002, 2004), Всерации работоспособности новой схемы МСЭ проведены моделирующие союзных школах-семинарах по электронике СВЧ и радиофизике (Саратов эксперименты в 8-мм диапазоне длин волн с упомянутыми выше соавтора1992, 1994), Всероссийских семинарах по физике микроволн (Н.Новгород ми [76А].
1996, 1999) и физике миллиметровых и субмиллиметровых волн Идея использования двумерной распределенной обратной связи пред(Н.Новгород 2005, 2007, 2009), II Азиатском симпозиуме по лазерам на своложена Н.С.Гинзбургом в работах [4А - 6А] при участии А.С.Сергеева и бодных электронах (Новосибирск 1995), 12, 17 и 18 Российско-германских соискателя. Последнему принадлежит построение электродинамический семинарах по гиротронам и электронно-циклотронному нагреву плазмы теории двумерных брэгговских резонаторов и исследование их характери(Н.Новгород 2000, 2006, Графсвальд, Германия 2005), 23 и 24 Международстик в холодных тестах [30А, 33А], в частности, демонстрация существоных конференциях по физике плазмы (Великобритания, Крифф 1996, Лиидз вания основной моды в центре брэгговской полосы [61А, 64А]. При непо1997), XXV и XXVI Генеральных ассамблеях Международного радиофизисредственном участии соискателя проведено моделирование различных ческого общества (Франция, Лилль 1996, Канада, Торонто 1999), II - VII схем МСЭ с двумерной РОС [23А, 34А, 41А, 75А].
Международных совещаниях Мощные микроволны в плазме Эксперименты по созданию мощных МСЭ с двумерной РОС проводятся (Н.Новгород 1993, 1996, 1999, 2002, 2005, 2008), X, XI, XV и XVI Междуна крупномасштабных стендах, и как следствие, экспериментальные работы народных конференциях по мощным пучкам частиц (США, Сан-Диего [29А, 62А, 63А, 72А] написаны в большом коллективе соавторов. В иссле1994; Чехия, Прага 1996, Санкт-Петербург, 2004, Великобритания, Оксфорд дованиях планарной схемы МСЭ, которые выполняются в ИЯФ СО РАН 2006), 31, 32 и 35 Международных конференциях по инфракрасным и милсовместно с А.В.Аржанниковым, С.Л.Синицким и др., автор проводил раслиметровым волнам (Китай, Шанхай 2006, Великобритания, Кардифф 2007, четы электронно-волнового взаимодействия, разработку и оптимизацию Рим, Италия 2010), Международной конференции по Терагерцовому излуэлектродинамических систем, а также принимал непосредственное участие чению (Новосибирск 2010), а также на внутренних семинарах ИПФ РАН, в обработке, интерпретации и обсуждении экспериментальных результатов.
ИЯФ СО РАН, ОИЯИ, Стратклайдского университета (Великобритания), Создание специализированного стенда для исследования коаксиальной Исследовательского центра Карлсруе (Германия) и др.
7 (%) схемы МСЭ с двумерной РОС проводилось в Страклайдском университете параметров. В области при участии ИПФ РАН, в проектировании и расчете всех его ключевых H > b увеличение эффеккомпонентов соискатель выступал как основной исполнитель.
тивности может быть достигнуто при использовании заСтруктура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех висимости лэффективной (а) глав и заключения. Объем диссертации составляет 307 страниц, включая массы электронов-осцилля- (б) таблицы и 183 рисунка, списки цитированной литературы (166 наименоваторов от их энергии. Однако ний) и авторских публикаций (123 наименования), размещенные на 22 (в) рассмотренный режим предстраницах. ставляет наибольший практический интерес при больших КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Рис.1. Зависимость электронного КПД от энергиях частиц ( 5), когда величины начального скоростного разброса в Во введении обоснована актуальность темы и сформулирована цель рарабочая область параметров МСЭ с обратным (а) и прямым (б) ведущим боты. Кратко, по главам, изложено содержание диссертации.
ежит далеко от области цикполем при параметрах, близких к условиям Первая глава диссертации посвящена теоретическому и эксперименлотронного резонанса, что экспериментов на ускорителе ЛИУ-3000, а тальному исследованию МСЭ с одномерной РОС. В п.1.1 рассмотрен про- необходимо для качественно- также МЦАР того же частотного диапазона и цесс формирования винтовых РЭП в винтовом ондуляторном и однородном го формирования РЭП в сек- с одинаковыми параметрами РЭП (в).
ведущем магнитных полях и исследованы особенности вынужденного онции раскачки.
дуляторного излучения магнитонаправляемых РЭП при различном соотно- Излучение на комбинационных синхронизмах сопровождается раскачшении между баунс- (b) и циклотронной (H) частотами колебаний час- кой осцилляций электронов около равновесной траектории. Для таких синтиц. Показано, что при адиабатически плавном пространственном включе- хронизмов прослежена аналогия с МЦР, работающими в области аномальнии ондуляторного поля высокое качество формирования винтовых РЭП ного и нормального эффекта Доплера. Показано, что в МСЭ с обратным может быть обеспечено в режимах, удаленных от циклотронного резонанса, ведущим полем излучение в режиме комбинационных синхронизмов может в том числе, в режиме лобратного ведущего поля [23, 24] (в этом режиме быть существенно более высокочастотным по сравнению с традиционнаправление вращения электронов в поле винтового ондулятора и в веду- ным ондуляторным излучением при сохранении параметров пучка и геощем поле противоположны друг другу). метрии электронно-оптической системы. Таким образом, работа МСЭ в Получены усредненные уравнения, описывающие движение частиц в данных режимах представляется перспективной для продвижения в коротМСЭ-генераторах в условиях ондуляторного и, так называемых, комбина- коволновые диапазоны.
ционных синхронизмов электронов с электромагнитным полем. Показано, П.1.2 посвящен исследованию динамики МСЭ с одномерной РОС. В что наличие фокусирующего продольного магнитного поля оказывает су- рамках пространственно-временного подхода проведено моделирование щественное влияние на процесс электронно-волнового взаимодействия и процесса установления автоколебаний в брэгговских резонаторах различприводит к большому разнообразию режимов работы МСЭ. При ондуля- ных типов, найдены условия реализации режима одномодовой одночастотторном синхронизме наиболее интересными в практическом плане пред- ной генерации. Показано, что в МСЭ с двухзеркальными брэгговскими реставляются области параметров, далекие от циклотронного резонанса, в том зонаторами (используемыми в предшествующих экспериментальных реаличисле, область обратного ведущего поля. Моделирование показывает ма- зациях МСЭ [21, 26- 28]) при оптимальных условиях указанный режим услую чувствительность таких режимов к начальному разбросу параметров танавливается на финальной стадии эволюции в результате нелинейной частиц и возможность достижения высокого среднего КПД в МСЭ даже конкуренции нескольких продольных мод резонатора, попадающих в полопри использовании пучков с достаточно большим разбросом (рис.1). В об- су усиления электронного потока и возбуждаемых им на начальной (линейной) стадии. Превышение рабочего тока над стартовым (или увеличение ласти циклотронного резонанса при H < b особенностью энергообмена коэффициентов отражения брэгговских зеркал) приводит к реализации авявляется увеличение поперечной скорости у тормозящихся частиц, привотомодуляционных режимов генерации и снижению электронного КПД.
дящее к высаживанию пучка на стенку электродинамической системы.
Особенностью предложенного в [40] брэгговского резонатора со скачЭлектронный КПД становится весьма критичен к расстройке синхронизма, ком фазы гофрировки является существование моды в центре полосы брэга для эффективной работы МСЭ требуются пучки с малым разбросом говского резонанса, добротность которой существенно превосходит доб9 ротности остальных мод. В условиях умеренной сверхразмерности (диа- дового режима. Однако согласно проведенному моделированию, последний метр резонатора составляет 2 - 3 длины волны) в резонаторе данного типа мог устанавливаться на различных продольных модах двухзеркального реможет быть обеспечено селективное возбуждение основной моды уже на зонатора и являлся мультистабильным при изменении параметров РЭП.
начальной стадии эволюции, что увеличивает устойчивость одномодовой Для увеличения стабильности излучения отношению к изменениям пагенерации в МСЭ при нестабильных параметрах РЭП. Найдены оптималь- раметров пучка и электронно-оптической системы в последующих экспеная геометрия резонатора и продемонстрирована возможность достижения риментах был впервые использован брэгговский резонатор со скачком фазы высокого (до 30 - 40%) электронного КПД в МСЭ на его основе. гофрировки. При оптимальной добротности (Q ~ 1000 - 1500) и относительВ МСЭ на основе односекционного брэгговского резонатора, в спектре но коротких длинах секций (l1 26 - 30 см, l2 13 - 15 см) устойчивое возкоторого присутствуют две основные моды с достаточно разнесенными буждение основной моды резонатора наблюдалось в широкой полосе измечастотами и близкими добротностями, увеличение эффективности может нения ондуляторного и ведущего полей. Указанное соотношение длин рефбыть достигнуто в режиме так называемой стартовой моды. В указанном лекторов позволило реализовать практически полный вывод излучения в режиме возбуждение на начальном этапе высокочастотной (лстартовой) катодном направлении. При длительности импульсов излучения 50 - 100 нс моды служит источником начального сигнала и обеспечивает последующее получена максимальная мощность до 30 - 40 МВт, соответствующая элекжесткое возбуждение низкочастотной рабочей моды с высоким КПД. тронному КПД на уровне 30%. Указанная эффективность является рекордРезультаты экспериментального исследования МСЭ с одномерной РОС, ной для МСЭ-генераторов миллиметрового диапазона [21, 26- 28], и, важно которое проводится в сотрудничестве ИПФ РАН и ОИЯИ (г.Дубна), описа- подчеркнуть, получена при использовании полного тока ускорителя. Макны в п.1.3. Эксперименты проводятся на базе линейного индукционного симальный энергозапас до 4 Дж получен в импульсах длительностью ускорителя ЛИУ-3000 (ОИЯИ), формирующего тонкий приосевой РЭП ~ 200 нс при мощности излучения 20 МВт (рис.2). Ширина спектра излуче0.8 МэВ / 200 А / 250 нс с частотой повторения до 1 Гц. Электронно- ния при этом составляла около 6 - 7 МГц, что близко к теоретическому преоптическая система МСЭ представляла собой винтовой ондулятор с перио- делу для импульсов данной длительности. Стабильность параметров излудом 6 см и областью плавного включения, помещенный во внешнее веду- чения МСЭ продемонстрирована в статистике ~ 105 импульсов.
щее поле соленоида. Брэгговский резонатор обеспечивал рабочий цикл об- При использовании резонаторов с относительно глубокой гофрировкой ратной связи в районе частоты 30 ГГц для синхронной волны ТЕ1,1 и был экспериментально обнаружен эффект расщепления рабочей моды. В встречной волны ТМ1,1. цепи обратной связи, работающей на волноводных модах с различной поВ соответствии с результатами теоретического анализа максимальный перечной структурой, данный эффект имеет место вследствие взаимного КПД МСЭ получен в режимах с лобратной ориентацией ведущего поля. нерезонансного рассеяния этих волн на гофрировке и, таким образом, усиОндуляторное и ведущее поля составляли около 1 кЭ и - 2 кЭ соответствен- ливается при сближении в частотной области соседних зон брэгговского но. В случае слабого прямого поля наблюдалось существенное снижение рассеяния (т.е. увеличении сверхразмерности) и увеличении связи волн на электронного КПД, а процессе высокочастотного взаимодействия сопрово- гофрировке (т.е. увеличении глубины гофрировки). Показано, что указанждался уменьшением токопрохождения пучка. Следует отметить, что усло- ный эффект приводит к ухудшевия экспериментов не позволяли работать в области ведущих магнитных нию селективных свойств резополей, существенно превышающих циклотронный резонанс. натора и уширению спектра геВ начальных экспериментальных реализациях МСЭ использовались нерации МСЭ, а также к смене двухзеркальные брэгговские резонаторы. В резонаторах данного типа при одномодового одночастотного оптимальной добротности (Q ~ 500, длина резонатора ~ 50 см) наблюдались режима генерации более сложодномодовые режимы генерации с эффективность на уровне 15 - 20%. Уве- ными режимами, что в конечном личение длины и добротности резонатора Q 1200 - 1500 приводило к реа- итоге, ведет к ухудшению стализации многомодовых режимов генерации, КПД в которые сопровожда- бильности работы генератора и лись снижением КПД до 5 - 10%. Модовый состав излучения исследовался затрудняет его использование в с помощью осциллографа с высоким временным разрешением: в многомо- рамках приложений, обсуждаеРис.2. Типичные осциллограммы (1) ВЧдовых режимах генерации наблюдалась низкочастотная модуляция в сигна- мых далее в п.1.4. Для подавлеимпульса, (2) гетеродинированного сигле с детектора, которая соответствовала биению различных продольных ния расщепления рабочей моды нала и (3) его частотного спектра в мод, а отсутствие подобной модуляции указывало на реализацию одномо- при умеренной сверхразмерности ОИЯИ-ИПФ МСЭ.
11 исследованы резонаторы с профилированными параметрами гофрировки. В высокодобротную резонансную нато же время, согласно проведенному моделированию, реализованные двух- грузку (рис.4). Разработан тестовый частотные режимы позволяют кардинально (вплоть до 4 раз) увеличить ре-зонатор, моделирующий темперамощность ВЧ-импульсов путем их пассивной компрессии. турный режим ускоряющей структуИсследована возможность механической подстройки частоты генерации ры CLIC.Проведены эксперименты МСЭ. Показано, что в резонаторе со скачком фазы гофрировки при измене- по исследованию тепловой усталонии величины скачка фазы от 0 до 2 резонатор сохраняет свои селектив- сти меди при многократном воздейные свойства и при оптимальной геометрии одномодовый режим генерации ствии импульсов МСЭ. Прослежена реализуется в достаточно широкой частотной полосе с высоким уровнем динамика разрушения поверхности КПД. В результате экспериментов достигнута перестройка частоты в диапа- при различных температурах нагрева зоне 6% при ширине спектра не более 0.1%. в зависимости от числа ВЧ- Рис.4. Демонстрация работы МСЭ на Исследована группировка частиц в МСЭ с брэгговскими резонаторами импульсов. Показано, что в резуль- высокодобротную нагрузку:
различных типов, проведены оценки возможности создания на его основе тате 6104 циклов нагрева поверхно- луч л1 - ток пучка МСЭ (60 A/дел), л2 - ВЧ-импульс на выходе МСЭ группирователя для двухпучковой схемы ускорителя.
сти меди на 220-250С за импульс (5 MВт/дел), л3 - ВЧ-импульс, отДостигнутые уровень мощности и стабильности режима одномодовой возникает ее существенная деградараженный от тестового резонатора и одночастотной генерации позволили реализовать на базе ОИЯИ-ИПФ МСЭ ция, сопровождающаяся развитием л4 - ВЧ-импульс, прошедший через экспериментальный стенд для тестирования свойств материалов под возВЧ-пробоев.
тестовый резонатор (0.5 MВт/дел).
действием мощного микроволнового излучения (п. 1.4). Данная информаВ п.1.5 обсуждается возможность ция необходима для создания ускорителей нового поколения, которое осупродвижения брэгговских МСЭ в коротковолновую часть мм и суб-мм диаществляется в настоящее время в проектах CLIC (ЦЕРН) и SLAC.
пазоны. В качестве электродинамической системы, способной обеспечить в В рамках пространственного-временного подхода проведено моделироуказанных диапазонах селективное возбуждение рабочей моды, предложевание работы МСЭ на высокодобротную резонансную нагрузку. Показано, но использование модифицированных брэгговских резонаторов, основанчто при точной настройке тестового резонатора на частоту генерации МСЭ ных на связи бегущих и квазикритических волн. Подобно гиротронам [1], при достаточно большом расстоянии до нагрузки (~ 1.5 - 2 м) и наличии вовлечение в цепь обратной связи критической моды позволяет значительопределенных потерь в передающем тракте (~ 10 - 15%) происходит проно разрядить спектр высокодобротных мод резонатора, поскольку частотсветление нагрузки и установление режима стационарной генерации в МСЭ ный интервал между критическими модами при большой сверхразмерности с эффективной передачей энергии в нагрузку (рис.3). При отстройке частозначительно превышает интервал между модами, формируемыми связью на ты резонатора от частоты генерации МСЭ имеет место увеличение отраже брэгговской структуре параксиальных волн. Показано, что модифицироний от тестового резонатора, которые оказывают существенное влияние на ванные брэгговские структуры сохраняют свои селективные свойства процесс генерации МСЭ вплоть до срыва автоколебаний, а проникающая в вплоть до поперечных размеров системы, составляющих до 10 - 20 длин тестовый резонатор ВЧ-энергия стремится к нулю.
волн, что при использовании интенсивных РЭП представляется достаточПроведенные эксперименты подтвердили возможность работы МСЭ на ным для работы в коротковолновых диапазонах, вплоть до терагерцового.
С точки зрения увеличения эффективности электронно-волнового взаимодействия оптимальной является двухзеркальная схема, в которой модифицированное брэгговское зеркало расположено на входе, усиление синхронной волны в основном имеет место в регулярной части резонатора, а небольших ее отражений от традиционного брэгговского зеркала на выходе системы достаточно для самовозбуждения автоколебаний в системе (рис.5).
Согласно проведенному моделированию, секционирование пространства взаимодействия позволяет обеспечить относительной невысокий уровень Рис.3. Моделирование работы МСЭ на согласованную по частоте резонансную наамплитуды квазикритической моды и контролировать омические потери, грузку: зависимость от времени электронного КПД (1), амплитуды волны на выходе связанные с возбуждением этой моды, на уровне до 5 - 10%. При этом при МСЭ (2), а также отраженной (3) и прошедшей через нагрузку (4) волн.
оптимальном выборе параметров частота генерации в данной схеме МСЭ 13 (б) A- (а) A- A+ A+ (а) (б) A- B A+ eh h=2/d Рис.5. (а) Схема комбинированного резонатора, со ставленного из модифицированного и традиционно- (в) го брэгговских зеркал. Стрелками показаны потоки A- A+ энергии бегущих (А) и квазикритической (В) парциРис.6. Схема двумерного брэгговского резонатора (а) планарной и (б) коаксиальной B альных волн. Справа приведены дисперсионные геометрии. Показан электронный пучок, движущийся в z - направлении.
диаграммы, иллюстрирующие связь парциальных зрения. В то же время, эта гофрировка хорошо аппроксимируется так назыволн в традиционной (б) и модифицированной (в) h брэгговских структурах. ваемой шахматной гофрировкой, более простой в практической реализаh=2/d 2h ции. Примесь лодномерныхгармоник, которое имеет место, в частности, в оказывается близка к частоте отсечки квазикритической волны, возбужпрофиле гофрировки из взаимно-перпендикулярных канавок, ведет к появдающейся в модифицированной брэгговской структуре.
ению дополнительных зон брэгговского рассеяния и ухудшению селекРаботоспособность новой схемы организации обратной связи продемонтивных свойств резонатора.
стрирована экспериментально в МСЭ 8-мм диапазона на базе ускорителя В п.2.2 проведен анализ электродинамических характеристик планарноЛИУ-3000. Реализован генератор с гибридным резонатором, состоящим из го двумерного брэгговского резонатора. Механизм формирования высовходного узкополосного (измеренная ширина полосы отражения кодобротных мод резонатора исследован на основе анализа дисперсионных ~ 150 МГц) модифицированного брэгговского зеркала, обеспечивавшего зависимостей для нормальных волн в безграничной двумерной брэгговской отражение рабочей волны ТЕ1,1 в волну того же типа через возбуждение структуре. Показано, что особенностью двумерных структур является наквазикритической волны ТЕ1,2, и выходного традиционного широкополосличие решения (поверхности), проходящего через центр брэгговской полоного (~ 1.5 ГГц) брэгговского зеркала, связывающего встречные волны сы. В результате, наиболее высокодобротные моды брэгговского резонатоТЕ1,1 типа, с относительно небольшим коэффициентом отражения. В расра оказываются расположенными в окрестности брэгговской частоты. Форчетной области параметров получена мощность излучения на уровне мирование высокодобротных мод в центре брэгговской полосы в отсутст~ 15 МВт. Важно, что при изменении амплитулы ондуляторного поля возвие дефектов периодичности является принципиальным отличием двумербуждение основной (рабочей) моды резонатора наблюдалось во всей полосе ных брэгговских структур от односамовозбуждения генератора, что демонстрирует стабильность рабочего мерных аналогов [21, 40 - 42], а такрежима генерации к изменению параметров пучка.
же от фотонных структур [51, 52].
Вторая глава посвящена теоретическому и экспериментальному исслеСпектр собственных мод резонадованию МСЭ брэгговскими резонаторами планарной геометрии, реалитора найден в приближении безотзующими двумерную РОС (рис.6).
ражательных граничных условий В п. 2.1 рассмотрены модель и основные уравнения, описывающие расдля двумерных гофрировок различсеяние волновых потоков на планарной двумерной брэгговской структуре в ных типов. Показано, что высокая рамках геометрооптического приближения. Двумерный цикл обратной свяселективность двумерных резонатози формируется четырьмя парциальными волновыми потоками, распроров обеспечена как в продольном страняющимися в направлении электронного пучка (волна A+) и навстречу (как в лодномерных аналогах), так Рис.7. Диаграмма, иллюстрирующая ему (волна AЦ), а также в перпендикулярных направлениях (волны B) и в поперечном направлении. В слупроцесс рассеяния парциальных волн (рис.7). Проведено сравнение различных профилей гофрировки. Показано, чае лидеальной двумерной гофрина двумерной брэгговской решетке:
что идеальной для реализации двумерной РОС является двумерная синуh - вектора решетки, ha,b - волновые ровки спектр мод является симметвектора парциальных волн A и B.
соидальная гофрировка, которая, однако, сложна с технологической точки ричным, основная мода резонатора 15 расположена на частоте точного внешней волны. В последнем брэгговского резонанса и вдвое случае продемонстрировано воз(а) (а) превосходит по добротности ос- буждение высокодобротных мод в тальные моды. центре брэгговской полосы. ТаПроведено моделирование ким образом, показана работопроцесса возбуждения резона- способность двумерных брэггов(б) тора падающим на его границу ских резонаторов при больших волновым пучком (рис.8), ис- параметрах Френеля, а также аде(б) следованы частотные зависи- кватность геометрооптического мости интегральных коэффици- приближения для описания осентов отражения, прохождения и новных электродинамических хаРис.9. Результаты холодных измерепоперечного рассеяния при рактеристик этих структур и возний двумерного брэггоского резонатора планарной геометрии при падении различных профилях гофриро- можность его использования для (а) симметричного и (б) антисимметричвки. Показано, что при падении моделирования процессов генераного волнового пучка.
симметричного волнового пучка ции при возбуждении данных ре(нормальное падение плоской зонаторов электронными потокаволны) наблюдается полоса ми в планарных МСЭ с двумерной РОС, описанию которых посвящен п.2.4.
(в) непрозрачности, а падение анти- Динамика установления одномодовых и многомодовых режимов генесимметричного волнового пучка рации исследована в планарных МСЭ с двумерными брэгговскими резона(наиболее простой реализаций торами различных типов. Показано, что в МСЭ с односекционным двумеркоторого в условиях экспери- ным резонатором (п.2.4а) при оптимальных параметрах процесс одномодомента является наклонное вой пространственно-когерентной генерации может быть реализован до падение плоской волны) харате- поперечных размеров системы, достигающих 102 - 103 длин волн. При этом Рис.8. Спектр мод двумерного брэгговРис.8. Спектр мод двумерного брэгговризуется просветлением структу- структура электромагнитного поля в стационарном режиме генерации ского резонатора (а) и частотные зависиского резонатора (а) и частотные зависиры в окрестности частоты точ- близка к структуре основной моды холодного резонатора. Эта мода имеет мости интегральных коэффициентов промости интегральных коэффициентов проного брэгговского резонанса, свя- благоприятное, не зависящее от поперечной координаты, пространственное хождения T и поперечного рассеяния S хождения T и поперечного рассеяния S занным с возбуждением наиболее распределение синхронной электронному потоку парциальной волны, что при падении на его границу симметричпри падении на его границу симметричвысокодобротных мод резонато- ного (кривые черного цвета) антисимобеспечивает одинаковые условия энергообмена для всех его фракций и, ного (кривые черного цвета) и и антира. метричного (кривые серого цвета) волно- таким образом, высокий электронный КПД. Продемонстрировано, что присимметричного (кривые серого цвета) волнового пучка: (б) найденные в рамках Экспериментальное исследо- вого пучка: (б) найденные в рамках геосущая данной системе автомодельность 2lx = const позволяет при фиксигеометрооптического приближения и (в) метрооптического приближения и (в) вание электродинамических рованном продольном размере системы lz = const увеличивать ширину протрехмерного моделирования.
трехмерного моделирования.
свойств двумерных брэгговских странства взаимодействия lx за счет снижения величины коэффициента свярезонаторов планарной геоме- зи волн .
трии (п.2.3) проводились при параметре Френеля lx2/lz 50 на панорамных Недостатком односекционного резонатора с точки зрения практической источниках в диапазонах 60 и 75 ГГц. Возбуждение резонатора осуществ- реализации является необходимость вывода больших поперечных потоков лялось широким волновым пучком с плоским фазовым фронтом, который энергии через магнитную систему МСЭ. Секционирование пространства формировался в планарной квазиоптической передающей линии. Измерен- взаимодействия и использование комбинированного резонатора, состоященые частотные зависимости коэффициентов рассеяния, резонансные часто- го из двумерного (входного) и одномерного (выходного) брэгговских зерты и добротности мод (рис.9) для гофрировок различной формы находятся кал, позволяет уменьшить интегральные поперечные волновые потоки и в хорошем соответствии с результатами теоретического анализа и модели- обеспечить вывод большей части мощности, излученной электронным порования на основе трехмерных электродинамических кодов. Подтверждено током, в продольном направлении. При параметрах, близких к условиям качественное отличие поведения коэффициентов прохождения в окрестно- экспериментов на ускорителе ЭЛМИ (ИЯФ СО РАН), в планарном МСЭ сти брэгговской частоты в случае нормального и наклонного падения с комбинированным брэгговским резонатором исследована устойчивость 17 одномодового режима генерации по отношению к изменению параметров формирующего ленточный РЭП 0.8 МэВ / 5 мкс с поперечным сечением сильноточных РЭП (п.2.4б). Моделирование показывает, что в МСЭ с от- 0.4 10 см и погонным током ~ 250 А/см. Транспортировка пучка осущекрытым в поперечном направлении резонатором при фиксированном пара- ствлялась соленоидом, раскачка бaунс-осцилляций производилась в пламетре расстройки синхронизма (фиксированных параметрах пучка и элек- нарном ондулятоpе с периодом 4 см, имеющем участок плавного пространтронно-оптической системы) стационарный одномодовый режим генерации ственного включения. Для формирования в планарном МСЭ криволинейноустанавливается в результате нелинейной конкуренции на одной из про- го РЭП с приемлемым для работы в коротковолновой части мм-диапазона дольных мод, расположенных внутри эффективной полосы отражения качеством был выбран режим сильного ведущего магнитного поля.
брэгговских структур и различающихся числом продольных вариаций поля. Электродинамическая система МСЭ представляла собой комбинированВ то же время, при изменении расстройки синхронизма возможен перескок ный резонатор: входной отражатель длиной 19 см имел шахматную гофчастоты генерации между различными модами резонатора, что свидетель- рировку с периодом 4 мм по обоим направлениям и обеспечивал отражение ствует о ее неустойчивости по отношению к параметрам РЭП. Закрытая в рабочей волны ТЕМ-типа в цикле двумерной связи, выходной отражатель поперечном направлении система МСЭ характеризуется еще большей не- той же длины работал в одномерном цикле обратной связи с двумя встречстабильностью, т.к. здесь биения и перескоки частоты имеют место между но-распространяющимися ТЕМ волнами, длина регулярной части составляболее удаленными друг от друга в частотной области поперечными мо- ла 32 см. В соответствии с результатами моделирования в холодных издами (формируемыми запертыми между боковыми стенками резонатора мерениях данного резонатора наблюдались продольные моды с добротпоперечными волновыми потоками и связанными с ними на брэгговской ностью ~ 1000 и интервалом около 200 МГц вблизи рабочей частоты структуре с продольно-распространяющимися потоками). 75 ГГц. Для разделения сильноточного РЭП и мощного ВЧ-импульса после Наиболее устойчивый режим одномодовой генерации реализуется в ре- пространства взаимодействия использовался брэгговский дефлектор, котозонаторе, в котором поперечные потоки электромагнитной энергии в дву- рый осуществлял поворот выходного излучения и, таким образом, его вымерном брэгговском зеркале замкнуты с помощью дополнительного волно- вод из пространства взаимодействия и, затем, в атмосферу.
вода связи. Согласно результатам моделирования, в данной системе воз- Согласно проведенному в п.2.4 анализу, использование рассеивателей можно установление режима стационарной одночастотной генерации, даже (металлических брусков со случайной гофрировкой) позволило получить когда параметры электронного потока изменяются в достаточно широких узкополосную генерацию на рабочих продольных модах резонатора. Изпределах. меренная частота генерации хорошо согласует с моделированием и резульВ п.2.4(в) исследована возможность использования двумерной РОС в татами холодных тестов. Однако из-за нестабильности параметров пучка системах, развитых по трем пространственным координатам и представ- (прежде всего, величины напряжения) в разных импульсах наблюдалось ляющих собой многослойную структуру. Практическая реализация такой возбуждение различных продольных мод. В соответствии с результатами схемы представляет собой многопучковый генератор, состоящий из не- моделирования максимум излучения наблюдался при напряженности ведускольких планарных секций (модулей), каждый из которых запитывается щего поля 12 кЭ и ондуляторном поле около 1 кЭ. Полная мощность излуленточным РЭП и работает на основе двумерной РОС. Показано, что син- чения по показаниям калориметра была оценена на уровне нескольких дехронизация фазы колебаний в подобном генераторе может быть осуществ- сятков мегаватт. Анализ временного поведения свечения плазмы в канале, лена путем связи различных модулей через возникающие в двумерных регистрируемого с помощью световодов, показал, что ограничение полной брэгговских структурах поперечные потоки электромагнитной энергии. длительности ВЧ-сигнала связано с возникновением плазмы на дефлекторе При этом количество синхронизованных МСЭ-модулей может достигать 10 излучения. Структура поля выходного излучения, регистрируемая по свеи более. чению табло из неоновых ламп, демонстрировала однородное по поперечНа основе проведенного моделирования оценена возможность создания ному сечению распределение поля попутной волны в пространстве взаимов миллиметровом диапазоне длин волн узкополосных МСЭ с двумерной действия, что, таким образом, подтверждает результаты теоретического РОС гигаваттного уровня мощности на основе микросекундных ленточных анализа о синхронизации излучения различных фракций ленточного РЭП.
РЭП, формируемых ускорителем У-2 и многопучковой системой ускоритеТретья глава посвящена результатам теоретического и экспериментальля У-3 (ЭЛМИ) (ИЯФ СО РАН).
ного исследования коаксиальных МСЭ с двумерной РОС. В п.3.1 приведеРезультаты экспериментального исследования планарной схемы МСЭ с ны модель и основные уравнения, описывающие рассеяние волновых потодвумерной РОС приводятся в п.2.5. МСЭ данного типа разрабатывается в ков в двумерных брэгговских структурах коаксиальной геометрии в рамках сотрудничестве ИЯФ СО РАН и ИПФ РАН на основе ускорителя ЭЛМИ, 19 метода связанных волн (квазиоптическое приближение). В резонаторах Динамика установления автоколебаний в коаксиальных МСЭгенераторах с двумерной РОС исследована в п.3.3 в рамках пространственданного типа двоякопериодическая гофрировка поверхности, которая предно-временного подхода, аналогичного описанному в п.2.4. Показано, что в ставляет собой две M -заходные винтовые гофрировки со встречным нарезультате электродинамической и электронной селекции мод, реализуемой правлением вращения, обеспечивает связь и взаимное рассеяние четырех в коаксиальных двумерных брэгговских резонаторах, при оптимальных папарциальных волн, две из которых распространяются в продольном, а две раметрах имеет место исключительное установление колебаний на азимудругие в азимутальном направлении. Показано, что в условиях существентально-симметричной моде во всей области самовозбуждения генератора в ной сверхразмерности, когда коаксиальный волновод имеет малую кривизМСЭ с односекционным двумерным брэгговским резонатором при перину, для его описания может быть адаптирована квазиплоская модель.
метре lx 2102 (п. 3.3а), а в МСЭ с комбинированным резонатором вплоть С учетом дифракционных эффектов в п.3.2 проведен анализ электродидо lx 4102 (п. 3.3в). По мере увеличения периметра инкременты азимунамических свойств коаксиальных двумерных брэгговских резонаторов.
тально-несимметричных мод приближаются к инкременту симметричной Показано, что резонаторы данного типа способны обеспечить селективмоды, однако достаточно широкой зона генерации на этой моде остается ность по азимутальному индексу мод при периметрах системы ~ 100 . Повплоть до lx ~ 103 в МСЭ с резонаторами обоих типов. Однако время устадобная высокая (по сравнению с традиционными аналогами) селективность новления стационарного режима одномодовой генерации возрастает с увеможет быть интерпретирована как следствие качественного отличия в толичением периметра системы.
пологии дисперсионных характеристик азимутально-симметричных и неПоказано, что результаты моделирования в рамках геометрооптического симметричных нормальных волн в коаксиальных волноводах с двоякопеприближения практически полностью совпадают с результатами, полученриодической гофрировкой (рис.10). Для систем конечной длины, образуюными в рамках квазиоптического приближения. Ввиду ограниченности щих двумерные брэгговские резонаторы, проведен анализ спектра собствлияния дифракционных эффектов, на характер режима генерации не окавенных мод, определены соотношения между периметром и длиной резоназывает существенного влияния тип граничных условий для азимутальнотора, при которых максимальной добротностью обладает так называемая распространяющихся волн.
азимутально-симметричная мода. Эта мода расположена на частоте точного Основным недостатком коаксиальных МСЭ с односекционным резонабрэгговского резонанса и при разложении по волнам регулярного коакситором, а также МСЭ с двумерными двухзеркальными резонаторами (п.3.3б) ального волновода (парциальным волнам) представляет собой суперпози- являются омические потери, которые, даже при оптимальных параметрах цию бегущих в продольном направлении осесимметричных волн и бегущих составляют более 50%. В то же время, моделирование показывает, что использование в МСЭ с комбинированных резонаторов, состоящих из двупо азимуту квазикритических волн с азимутальным индексом равным числу мерного и одномерного брэгговских зеркал (рис.11), позволяет обеспечить заходов гофрировки M. Обсуждаются границы применимости геометроопустойчивый режим одномодовой тического подхода. Результаты теоретического анализа в рамках метода генерации с достаточно высоким связанных волн хорошо согласуются с моделированием на основе трехмерэлектронным КПД и существенно ного кода GST Microwave Studio.
более низким (~ 5 - 10%) уровнем омических потерь. Важно под3 3 1 (а) (б) черкнуть, что условиям коаксиального 37-ГГц МСЭ с двумерной 3(4) 0 РОС, разрабатываемому в сотрудничестве ИПФ РАН и Стратклайд2 ского университета (г.Глазго, Ве-3 -ликобритания) при участии Ис-6 -3 0 3 6 -6 -3 0 3 Рис.11. Моделирование коаксиального следовательского центра Карлсруе / / МСЭ с комбинированным брэгговским (Германия), соответствует периРис.10. Дисперсионные диаграммы нормальных волн в бесконечной в продольном резонатором. Зоны возбуждения симметр пучка 25, а наиболее мощнаправлении коаксиальной брэгговской структуре для (а) симметричных m = 0 и (б) метричной (I) и несимметричных (II) несимметричных m = 1 волн. Тонкие линии соответствуют дисперсионным кривым ному трубчатому пучку, который мод на плоскости параметров: периметр парциальных волн, пунктир - дисперсионным кривым нормальных волн, получаереализован в настоящий момент в lx / - расстройка синхронизма .
мых в рамках геометрооптического приближения (h / =35).
21 / / ИСЭ СО РАН [43] с периметром около 70 см в указанном диапазоне соот- структуре, обеспечивавшей отражения рабочей ТЕМ-волны во встречную ветствует lx 100. Таким образом, согласно проведенному моделирова- волну того же (ТЕМ) типа, поперечные волновые потоки не наблюдались.
нию, в микроволновом диапазоне длин волн использование гибридных В результате экспериментов в расчетной области параметров было побрэгговских резонаторов позволяет обеспечить режим одномодовой одно- лучено мощное 8-мм излучение. Измерение спектра на основе гетеродинчастотной генерации для любых существующих электронных пучков. ной системы продемонстрировало реализацию двух различных режимов Результаты экспериментального исследования 37-ГГц коаксиального генерации. При амплитуде ондуляторного поля больше 0.0 кЭ спектральный максимум излучения наблюдался на частоте 37.3 ГГц, соответствуюМСЭ с двумерной РОС описаны в п.3.4. Для разработки этого МСЭ в сощей возбуждению основной азимутально-симметричной моды резонатора.
трудничестве с ИПФ РАН в Стратклайдском университете был спроектироУменьшение величины ондуляторного поля до 0.4 кЭ приводило к скачкован и создан специализированный стенд на основе сильноточного ускориобразному увеличению частоты излучения до 39.4 ГГц, т.е. возбуждению теля, формирующего трубчатый РЭП 500 кэВ / 1.5 кА / 300 нс с диаметром несимметричной моды с азимутальным индексом m = 1. При дальнейшем 7 см. Оптимизация электронно-оптической системы осуществлялась с исуменьшении ондуляторного поля условия самовозбуждения в системе были пользованием PIC-кода КАРАТ. Пучок фокусировался ведущим магнитным не выполнены и генерация не наблюдалась. Следует отметить, что для миполем с напряженностью до 6 кЭ, ондулятор в виде токовых катушек с пенимизации времени установления автоколебаний в первой реализации кориодом 4 см и напряженностью поля на оси ~ 0.5 кЭ, обеспечивал рабочую аксиального МСЭ с двумерной РОС были выбраны параметры резонатора с скорость частиц ~ 0.2.
большим превышением добротности над стартовым значением. Таким обЭлектродинамическая система МСЭ представляла собой коаксиальный разом, небольшие дополнительные спектральные линии с частотным расдвухзеркальный резонатор, в котором в начальных экспериментах испольстоянием ~ 40 MГц, наблюдавшиеся в спектре излучения, соответствовали, зовались два двумерных брэгговских отражателя, впоследствии выходное согласно моделированию, возбуждению нескольких продольных мод двудвумерной зеркало было заменено одномерным. Двумерные брэгговские мерной брэгговской структуры. Это частотное расстояние существенно структуры имели шахматную гофрировку поверхности с периодом 0.8 см меньше частотного расстояния до соседних несимметричных мод резонатои числом азимутальных вариаций M = 24, которая обеспечивала рабочую ра, что демонстрирует эффективную азимутальную селекцию мод в данной зону двумерного брэгговского отражения для четырех парциальных волн схеме МСЭ.
TEM TE24,1 -типа в районе частоты 37 ГГц. Длины структур составляли Измерение диаграммы направленности излучения в рабочей области па10.4 см (входной отражатель) и 5.6 см (выходной отражатель), длина регураметров и сравнение ее с расчетной подтвердило высокое содержание лярной части 65 см. Согласно результатам моделирования входная брэгговТЕМ волны в выходном излучении и, таким образом, возбуждение этой ская структура обеспечивала почти 3-х кратное превышение добротности волны в МСЭ. Оценка мощности излучения по интегрированию диаграммы основной симметричной моды на частоте в районе 37 ГГц над несимметнаправленности составила ~ 15 МВт (электронный КПД около 6%), однако ричными модами m = 1 с частотами в окрестности 35 ГГц и 39 ГГц.
большая часть мощности, в соответствии с моделированием, терялась в виТестирование коаксиальных брэгговских структур проводилось на паде омических потерь.
норамном источнике, возбуждение структуры производилось падающим на Оптимизация геометрии пространства взаимодействия и использование границу волновым пучком со структурой ТЕМ-волны, для формирования комбинированного резонатора с двумерным и одномерным рефлекторами которого была спроектирована дополнительная передающая линия, вклюпозволили, согласно расчетам, снизить омические потери до уровня ~ 10% чающая в себя секции конических волноводов и необходимые волноводные и увеличить мощность выходного излучения, которая по оценке на основе преобразователи. Результаты холодных измерений коэффициентов отрапоказаний ВЧ-детекторов составила 60 МВт. Важно, что в соответствии с жения и прохождения двумерных брэгговских структур различной длины результатами моделирования, в данной серии экспериментов одномодовый находятся в хорошем соответствии с расчетом. Для демонстрации работы режим генерации на основной азимутально-симметричной моде в окрестнодвумерного цикла обратной связи также были измерены азимутальные волсти частоты 37 ГГц наблюдался при всех значениях ондуляторного поля в новые потоки через небольшое отверстие связи во внешней стенке волнополосе самовозбуждения генератора. В результате, реализована эффективвода, максимум рассеяния приходился на частоту брэгговского резонанса в ная селекция мод, как по азимутальному, так по продольному индексам.
районе 37.3 ГГц, поляризация волнового пучка соответствовала азимутальТаким образом, совокупность проведенных теоретических и эксперино-распространяющимся волнам TE24,1-типа. В одномерной брэгговской ментальных исследований демонстрирует работоспособность нового меха23 низма обратной связи и возможность его использования для синхронизации но, что для стабильной работы МСЭ и эффективной передачи энергии в излучения пространственно-развитых активных сред. нагрузку необходимо согласование их частот, а также достаточно большое время задержки (до 10 - 20 нс) отраженного сигнала и наличие определенВ заключении сформулированы основные результаты диссертации.
ных потерь (10 - 15%) в передающем тракте. Полученные результаты использованы в совместных экспериментах ОИЯИ и ИПФ РАН по исследоваОсновные результаты работы нию ресурса имитатора медной ускоряющей структуры линейного элек1. В рамках усредненного описания построена нелинейная теория МСЭ с трон-позитронного коллайдера CLIC (ЦЕРН) по отношению к импульсным винтовым ондулятором и ведущим магнитным полем и исследованы осоциклическим тепловым нагрузкам на частоте 30 ГГц.
бенности энергообмена релятивистских электронных пучков при различных 5. Для продвижения МСЭ в коротковолновые диапазоны предложено иссоотношениях между гиро- (Н) и баунс- (b) частотами. Показано, что репользование модифицированных брэгговских структур, основанных на свяжимы работы, удаленные от циклотронного резонанса, в том числе, режим зи бегущих и квазикритических волн. Показано, что при оптимальных паобратного ведущего поля обладают низкой чувствительностью к начальнораметрах частота генерации в данной схеме МСЭ оказывается близкой к му разбросу параметров пучка и обеспечивают высокий электронный КПД.
частоте отсечки квазикритической волны, возбуждающейся в модифицироПродемонстрировано, что МСЭ в указанных режимах обладают меньшей ванной брэгговской структуре. В качестве демонстрационного эксперименкритичностью к разбросу параметров электронных пучков по сравнению с та, подтверждающего работоспособность резонатора данного типа, реалиМЦАР. В области циклотронного резонанса при Н < b процесс генерации зован узкополосный МСЭ 8-мм диапазона длин волн c мультимегаваттным характеризуется снижением эффективности и сопровождается уменьшениуровнем мощности.
ем токопрохождения пучка. В области Н > b при запитке МСЭ ультраре6. Теоретически и экспериментально исследованы электродинамические лятивистскими пучками существует возможность увеличения КПД, осносвойства двумерных планарных и коаксиальных резонаторов с двоякопеванная на использовании зависимости массы электронов осцилляторов от риодической гофрировкой поверхности, продемонстрированы их высокие их энергии.
селективные свойства при больших параметрах Френеля. Исследован эф2. Исследована динамика установления одномодовых и многомодовых рефект просветления планарной двумерной брэгговской структуры в окрестжимов генерации в МСЭ с одномерной распределенной обратной связью, ности частоты точного брэгговского резонанса в случае падения несимметреализуемой в брэгговских резонаторах различных типов. Показано, что в ричной внешней волны, обусловленный возбуждением наиболее высокоМСЭ с двухзеркальным резонатором оптимальной добротности одномододобротных мод. Формирование высокодобротных мод в центре брэгговской вый режим устанавливается на нелинейной стадии в результате конкуренполосы в отсутствие дефектов периодичности является принципиальным ции мод, а увеличение добротности приводит к реализации многомодовых отличием двумерных брэгговских структур от одномерных аналогов, а такрежимов с низким электронным КПД. Электродинамическая селекция по же от фотонных структур.
продольному индексу мод, реализуемая при умеренной сверхразмерности в 7. Определены условия реализации стационарных режимов генерации в резонаторе со скачком фазы гофрировки, позволяет обеспечить устойчивый планарных и коаксиальных МСЭ, основанных на использовании двумерной режим одномодовой генерации в МСЭ с высоким электронным КПД.
распределенной обратной связи. Комбинация электродинамических и элек3. Оптимизация электронно-волнового взаимодействия и геометрии электронных механизмов селекции мод в МСЭ данного типа позволяет полутродинамической системы позволили реализовать МСЭ в 8-мм диапазоне чить мощное узкополосное излучение от широких в масштабах длины волдлин волн с выходной мощностью на уровне 20 - 30 МВт и шириной спекны релятивистских электронных пучков ленточной и трубчатой геометрии.
тра излучения около 6 - 7 МГц, близкой к теоретическому пределу. РекордПоказано, что оптимальными с точки зрения снижения уровня омических ный для данного класса генераторов набор параметров (эффективность, потерь и увеличения электропрочности являются МСЭ с комбинированнымощность, стабильность одномодового режима генерации) достигнут при ми резонаторами, составленными из входного двумерного и выходного одиспользовании обратного ведущего поля и брэгговского резонатора со номерного брэгговских зеркал. При этом стабильность одномодового рескачком фазы гофрировки. Продемонстрирована механическая перестройка жима генерации в МСЭ планарной геометрии может быть увеличена путем частоты излучения генератора в полосе 6%.
замыкания поперечных волновых потоков в двумерной брэгговской 4. Теоретически и экспериментально продемонстрирована возможность структуре.
работы МСЭ с брэгговским резонатором на резонансную нагрузку. Показа25 18. Takahashi S., Ramian G., Sherwin M.S., e.a. Submegahertz linewidth at 240 GHz from an 8. Реализованы макеты планарных и коаксиальных МСЭ с двумерной расinjection-locked free-electron laser // Appl. Phys. Lett. 2007. V.91. P.174102.
пределенной обратной связью в миллиметровом диапазоне длин волн. Про19. Orzechowsky T.J., Anderson B.R., Clark J.C. el. al. High-efficiency of microwave radiation демонстрирована эффективная селекция мод по поперечному (азимутальfrom tappered-wiggler free-electron laser // Phys. Rev. Lett. 1986. V.57, no.17. P.2172ному) индексу при сверхразмерности электродинамических систем до 2174.
25 длин волн и мульти-мегаваттной выходной мощности.
20. Carmel J., Granatstein V.L., Gover A. Demonstration of a two stage backward waveoscillator free-electron laser // Phys. Rev. Lett. 1983. V.51, no.7.P.566-569.
21. Bratman V.L., Denisov G.G., Ginzburg N.S., Petelin M.I. FEL's with Bragg reflection Список цитированной литературы resonators: cyclotron autoresonance masers versus ubitrons // IEEE J. Quant. Electr. 1983.
1. Гапонов-Грехов А.В., Гольденберг А.Л., Григорьев Д.П., Орлова И. М., ПанкратоV.QE-19, no.3. P.282-296.
ва Т.Б., Петелин М.И. Индуцированное циклотронное излучение электронов в от22. Ельчaнинов A.С., Коpовин С.П., Месяц Г.A., Pостов В.В. Вынужденное крытых резонаторах // Письма в ЖЭТФ. 1965. Т.2, № 9. С.430-435.
ондулятоpное излучение в pежиме высокого КПД // Письмa в ЖТФ. 1984. Т.10, №18.
2. Denisov G.G., Litvak A.G., Myasnikov V.E., e.a. Gyrotrons for fusion research. State of С.113-117.
the art and progress trends // In book: Strong Microwaves: Sources and Applications, 23. Kaminsky A.A., Kaminsky A.K., Rubin S.B. Experiments on the efficiency increase of FEL Ed. A.G.Litvak, N.Novgorod, 2009. V.1. P.15-26.
amplifier on the base of LIU-3000 // Particle Accelerators. 1990. V.33. P.189-194.
3. Sakamoto K., Kajiwara K., Kasugai A., e.a. High power 170 GHz gyrotron development in 24. Conde M.E., Bekefi G. Experimental study of a 33.3 GHz free electron laser amplifier with JAEA // In book: Strong Microwaves: Sources and Applications, Ed. A.G.Litvak, a reversed axial guide magnetic field // Phys. Rev. Lett. 1991. V.67, no.22. P.3082-3088.
N.Novgorod, 2009. V.1. P.7-14.
25. Ciocci F., Bartolini R., Doria A., Gallerano G.P., e.a. Operation of a compact free-electron 4. Piosczyk B., Dammertz G., Dumbrajs O., e.a. 165-GHz coaxial cavity gyrotron // IEEE laser in the millimeter-wave region with a bunched electron beam // Phys. Rev. Lett. 1993.
Trans. on Plasma Sci. 2004. V.32, no.3. P.853-860.
V.70. P.928-931.
5. Blank M., Felch K., Borchard P., e.a. Demonstration of a high-power long-pulse 110-GHz 26. Chu T.S., Hartemann F.V., Danly B.G., Temkin R.J. Single-mode operation of a Bragg gyrotron oscillator // IEEE Trans. on Plasma Sci. 2004. V.32, no.3. P.867-876.
Free-electron maser oscillator // Phys. Rev. Lett. 1994. V.72, no.15. P.2391-2395.
6. Glyavin M.Yu., Luchinin A.G., Golubiatnikov G.Yu. Generation of 1.5-kW, 1-THz coher27. Mima K., Imasaki K., Kuruma S., e.a. Theory and experiments for induction linac FEL // ent radiation from a gyrotron with a pulsed magnetic field // Phys. Rev. Lett. 2008. V.100.
Nuclear Instr. and Meth. in Phys. Research A. 1991. V.A285. P.47-52.
P.015101.
28. Zambon P., Witteman W.J., Van der Slot P.J.M. Comparison between a FEL amplifier and 7. Bratman V.L., Kalynov Yu.K., Manuilov V.N. Large-orbit gyrotron operation in the teraoscillator // Nuclear Instr. and Meth. in Phys. Research A. 1994. V.341. P.88-92.
hertz frequency range // Phys. Rev. Lett. 2009. V.102. P.245101.
29. Arbel M., Abramovich A., Eichenbaum A.L., Gover A., e.a. Super-radiant and stimulated 8. Гинзбуpг В.Л. Об излучении микpоpaдиоволн и их поглощении в воздухе // Изв. AН super-radiant emission in a pre-bunched beam Free Electron Maser // Phys. Rev. Lett.
СССP, Сеp. Физ. 1947. Т.11, №12. С.165-173.
2001. V.86. P.2561-2564.
9. Motz H. Application of radiation from fast electron beams // J. Appl. Phys. 1951. V.22, 30. Bratman V.L., Ginzburg N.S., Petelin M.I. Common properties of free electron lasers // no.5. P.527-536.
Optics Commun. 1979. V.30, no.3. P.409-420.
10. Pantell R.H., Soncini G., Puthoff H.E. Stimulated photon-electron scattering // IEEE J.
31. Кaнaвец В.И., Кубapев В.A., Чеpепенин В.A. Paссеяние электpомaгнитных волн нa Quantum Electron. 1968. V.QE-4, no.11. P.905-907.
pелятивистском электpонном потоке // ЖТФ. 1977. Т.47, №2. С.2472-2477.
11. Madey J.M.J. Stimulated emission of bremsstrahlung in a periodic magneto-static field // J.
32. Кондpaтенко A.М., Сaлдин Е.Л. Генеpaция когеpентного излучения пучком Appl. Phys. 1971, no.5. P.1906-1913.
pелятивистских электpонов в ондулятоpе // ЖТФ. 1981. Т.51, №8. С.1633-1642.
12. Elias L.R., Ramian G., Hu J., Amir A. Observation of single-mode operation in free33. Bernstein I.B., Friedland L. Theory of the free-electron laser in combined helical pump and electron laser // Phys. Rev. Lett. 1986. V.57, no.4. P.424-427.
axial guide fields // Phys. Rev. A. 1981. V.23, no.2. P.816-818.
13. Винокуpов Н.A. aзеpы нa свободных электpонaх нa электpонных нaкопителях // В 34. Freund H.P., Jounston S., Sprangle P. Three-dimensional theory of free-electron laser with кн: Pелятивистскaя высокочaстотнaя электpоникa, Гоpький: ИПФ AН СССP, 1990.
axial guide field // IEEE J. of Quant. Electr. 1983. V.QE-19, no.3. P.322-327.
Вып.6. С.162-184.
35. Freund H.P.,Ganguly A.K. Nonlinear simulation of high-power collective free-electron 14. Doria A., Gallerano G.P., Giovenale E., e.a. A metal-grating FEL experiment at the ENEA laser // IEEE Trans. Plasma Sci. 1992. V.20, no.3. P.245-255.
compact-FEL facility // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A. 2001. V.A475. P.318-322.
36. Гинзбуpг Н.С. Усpедненные уpaвнения движения pелятивистских электpонов в поле 15. Винокуров Н.А., Князев Б.А., Кулипанов Г.Н. и др. Визуализация излучения мощного двух paзночaстотных электpомaгнитных волн в пpисутствии неpезонaнсного терагерцового лазера на свободных электронах с помощью термочувствительного одноpодного мaгнитного поля // ЖТФ. 1988. Т.58, №6. С.1078-1087.
интерферометра // ЖТФ. 2007. Т.77, №7. С.91-99.
37. Гинзбуpг Н.С., Новожиловa Ю.В. К линейной теоpии ЛСЭ с aдиaбaтически 16. Andrews H. L., Brau C. A., Jarvis J. D., e.a. Observation of THz evanescent waves in a включaющимся полем ондулятоpa и одноpодным пpодольным мaгнитным полем // Smith-Purcell free-electron laser // Phys. Rev. ST-AB. 2009. V.12. P.080703.
ЖТФ. 1986. Т.56, №9. С.1709-1718.
17. Urbanus W.H., Bratman V.L., Savilov A.V., et al. Long-pulse operation at constant output 38. Бpaтмaн В.Л., Гинзбуpг Н.С., Нусинович Г.С., Петелин М.И., Юлпaтов В.К.
power and single-frequency mode of a high-power electrostatic free-electron maser with Циклотpонные и синхpотpонные мaзеpы // В кн.: Pелятивистскaя высокочaстотнaя depressed collector // Phys. Rev. Lett. 2002. V.89, no.21. P.214801.
электpоникa, Гоpький: ИПФ AН СССP, 1979. Вып.1. С.157-216.
27 39. Bratman V.L., Denisov G.G., KolТchugin B.D., Samsonov S.V., Volkov A.B. Experimental 7А. Гинзбуpг Н.С., Песков Н.Ю., Сеpгеев A.С. Свеpхмощные aзеpы нa свободных demonstration of high-efficiency Cyclotron-Autoresonance-Maser operation // Phys. Rev. электpонaх с двумеpной paспpеделенной обpaтной связью // Физикa плaзмы. 1994.
Lett. 1995. V.75, no.17. P.3102-3105. Т.20, №7-8. С.627-634.
40. Ковaлев Н.Ф., Петелин М.И., Pезников М.Г. Pезонaтоp: Aвт. свид. №720592. Бюл. 8А. Ginzburg N.S., Peskov N.Yu., Sergeev A.S. Dynamics of free-electron lasers with two№9, 1980. dimension distributed feedback // Optics communications. 1994. V.112. P.151-156.
41. Kogelnik H., Shank C.V. Coupled-wave theory of distributed feedback lasers // J. Appl. 9А. Гинзбуpг Н.С., Песков Н.Ю., Сеpгеев A.С. Динaмикa aзеpов нa свободных Phys. 1972. V.43. P.2327-2335. электpонaх с двумеpной paспpеделенной обpaтной связью // Изв. ВУЗов:
42. Yariv A. Quantum Electronics. John Wiley and Sons Inc., N.Y., 1975. Пpиклaднaя нелинейнaя динaмикa. 1994. Т.2, №6. С.39-47.
43. Бaстpиков A.Н., Бугaев С.П., Киселев И.Н. и дp. Фоpмиpовaние тpубчaтых 10А. Ginzburg N.S., Peskov N.Yu., Sergeev A.S., Arzhannikov A.V., Sinitsky S.L. Superмикpосекундных электpонных пучков пpи мегaвольтных нaпpяжениях нa диоде // power free-electron lasers with two-dimension distributed feedback // Nuclear Instr. and ЖТФ. 1988. T.58, № 3. C.483-494. Meth. in Phys. Research A. 1995. V.A358. P.189-192.
44. Arzhannikov A.V., Nikolaev V.S., Sinitsky S.L., Yushkov M.V. Generation and transport 11А. Гинзбуpг Н.С., Песков Н.Ю., Сеpгеев A.С. Электpодинaмические свойствa of 140 kJ ribbon electron beam // J. Appl. Phys. 1992. V.72, no.4. P.1657-1663. двумеpных бpэгговских pезонaтоpов // Paдиотехникa и электpоникa. 1995. Т.40, 45. Ковалев Н.Ф., Петелин М.И. Селекция мод в высокочастотных релятивистских эле- №3. С.401-414.
ктронных генераторах с распределенным взаимодействием // В кн: Релятивистская 12А. Богaченков В.A., Гинзбуpг Н.С., Кaминский A.A., Кaминский A.К., Песков Н.Ю., высокочастотная электроника, Гоpький: ИПФ AН СССP, 1981. Вып.2, С.62-101. Сapaнцев В.П., Седых С.Н., Сеpгеев A.П., Сеpгеев A.С. Высокоэффективный 46. Рабинович М.И., Трубецков Д.И. Введение в теорию колебаний и волн. М.: Наука, узкополосный ЛСЭ-генеpaтоp с бpэгговским pезонaтоpом и обpaтным ведущим 1984. полем (нaчaльные экспеpименты) // Письмa в ЖТФ. 1995. Т.21, №22. С.44-50.
47. Черепенин В.А. Многоволновое когерентное излучение релятивистских электронных 13А. Peskov N.Yu., Bratman V.L., Ginzburg N.S., Denisov G.G., Kol'chugin B.D., Samпотоков // В кн: Мощные генераторы и усилители на релятивистских электронных sonov S.V., Volkov A.B. Experimental study of a high-current FEM with a broadband потоках, М.: Изд-во МГУ, 1987. С.76-84. microwave system // Nuclear Instr. and Meth. in Phys. Research A. 1996. V.A375.
48. Бугаев С.П., Канавец В.И., Климов А.И. и др. Релятивистский многоволновый черен- P.377-380.
ковский генератор // Письма в ЖТФ. 1983. Т.9, №22. С.1358-1389. 14А. Ginzburg N.S., Peskov N.Yu., Sergeev A.S., Phelps A.D.R., Robb G.R.M. Mode competi49. Братман В.Л., Губaнов В.П., Денисов Г.Г. и др. Экспеpиментaльные исследовaния tion and control in free electron devices with one and two dimensional Bragg resonators секциониpовaнного СВЧ генеpaтоpa с pелятивистским электpонным пучком // // IEEE Trans. on Plasma Science. 1996. V.24, no.3. P.770-781.
Письмa в ЖТФ. 1988. Т.14, №1. С.9-13. 15А. Kaminsky A.K., Ginzburg N.S., Kaminsky A.A., Peskov N.Yu., Sergeev A.P., Sarant50. Русин Ф.С., Богомолов Г.Д. Генерация электромагнитных колебаний в открытом sev V.P., Sedykh S.N., Sergeev A.S. High-efficiency FEL-oscillator with Bragg resonator резонаторе // Письма в ЖЭТФ. 1966. Т.4, №6. С.236-239. operated in reversed guide field regime // Nuclear Instr. and Meth. in Phys. Research 51. Yablonovitch E. Inhibited spontaneous emission in solid-state physics and electronics // A. 1996. V.A375. P.215-218.
Phys. Rev. Lett. 1987. V.58. P.2059-2062. 16А. Ginzburg N.S., Kaminsky A.K., Kaminsky A.A., Peskov N.Yu., Sedykh S.N., Ser52. Photonic Bandgaps and Localization, Ed. by C.M.Soukoulis. Plenum, New York, 1993. geev A.P., Sergeev A.S. Theoretical and experimental comparison of FEL-oscillators with conventional and reversed guide field // IEEE Trans. on Plasma Science. 1998.
V.26, no.3. P.536-541.
Список основных публикаций автора по теме диссертации 17А. Ginzburg N.S., Kaminsky A.K., Kaminsky A.A., Peskov N.Yu., Sedykh S.N., Ser1А. Гинзбуpг Н.С., Песков Н.Ю. Нелинейнaя теоpия pелятивистских убитpонов с geev A.P., Sergeev A.S. Single-mode and multi-mode operation conditions in JINR-IAP электpонными пучкaми, сфоpмиpовaнными в aдиaбaтически нapaстaющем поле millimeter wave FEL-oscillator // IEEE Trans. on Plasma Science. 1998. V.26, no.3.
ондулятоpa и одноpодном пpодольном мaгнитном поле // ЖТФ. 1988. Т.58, №5. P.542-547.
С.859-886. 18А. Arzhannikov A.V., Ivanenko V.G., Ginzburg N.S., Kalinin P.V., Kuznetsov S.A., 2А. Гинзбуpг Н.С., Песков Н.Ю. Увеличение эффективности ЛСЭ с одноpодным Peskov N.Yu., Sinitsky S.L. Generation of hundred Joules microwave pulse at 4mm пpодольным мaгнитным полем // ЖТФ. 1991. Т.61, №10. С.147-153. wavelength by FEM with sheet beam // IEEE Trans. on Plasma Science. 1998. V.26, 3А. Гинзбуpг Н.С., Песков Н.Ю., Токмaн М.Д. Фоpмиpовaние винтовых PЭП в no.3. P.531-535.
системaх с пеpиодическим ондулятоpным и слaбонеодноpодным пpодольным 19А. Peskov N.Yu., Samsonov S.V., Ginzburg N.S., Bratman V.L. Comparative analysis of мaгнитными полями // ЖТФ. 1991. Т.61, №1. С.124-132. electron Beam quality on the operation of a FEM with axial guide magnetic field and a 4А. Гинзбуpг Н.С., Песков Н.Ю., Сеpгеев A.С. Использовaние двумеpной CARM // Nuclear Instr. and Meth. in Phys. Research A. 1998. V.A407, P.107-111.
paспpеделенной обpaтной связи в ЛСЭ // Письмa в ЖТФ. 1992. Т.18, №9. С.23-28. 20А. Ginzburg N.S., Kaminsky A.K., Kaminsky A.A., Peskov N.Yu., Sedykh S.N., Ser5А. Ginzburg N.S., Peskov N.Yu., Sergeev A.S. Two-dimension double-periodic Bragg reso- geev A.P., Sergeev A.S. Experimental observation of mode competition and single mode nators for free-electron lasers // Optics commun. 1993. V.96, no.4-6. P.254-258. operation in JINR-IAP millimeter-wave FEM-oscillator // Nuclear Instr. and Meth. in 6А. Гинзбуpг Н.С., Песков Н.Ю., Сеpгеев A.С. Пpостpaнственнaя синхpонизaция Phys. Research A. 1998. V.A407. P.167-171.
излучения шиpоких ленточных электpонных потоков в ЛСЭ с двумеpной paспpеделенной обpaтной связью // Письмa в ЖТФ. 1993. Т.19, №18. С.51-56.
29 21А. Cross A.W., Ginzburg N.S., He W., Jaroszynski D.A., Peskov N.Yu., Phelps A.D.R., 34А. Гинзбург Н.С., Песков Н.Ю., Сергеев А.С., Аржанников А.В., Синицкий С.Л. ИсWhyte C.G. A 32 GHz Bragg FEM-oscillator with axial guide magnetic field // Nuclear пользование двумерной распределенной обратной связи для синхронизации многоInstr. and Meth. in Phys. Research A. 1998. V.A407. P.181-186. пучковой системы планарных МСЭ // Письма в ЖТФ. 2001. Т.27, №6. С.50-58.
22А. Ginzburg N.S., Peskov N.Yu., Kamenetsky I.E., Kaminsky A.K., Kaminsky A.A., Se- 35А. Гинзбург Н.С., Песков Н.Ю., Сергеев А.С. Генерация пространственноdykh S.N., Sergeev A.P. A Large Orbit FEL-oscillator operated at second harmonic // когерентного излучения в коаксиальном ЛСЭ с комбинированным резонатором, соNuclear Instr. and Meth. in Phys. Research A. 1999. V.A429. P.121-124. ставленным из одномерного и двумерного брэгговских зеркал // ЖТФ. 2001. Т.71, 23А. Ginzburg N.S., Peskov N.Yu., Sergeev A.S., Phelps A.D.R., Konoplev I.V., №8. С.80-84.
Robb G.R.M., Cross A.W., Arzhannikov A.V., Sinitsky S.L. Theory and design of a free- 36А. Гинзбург Н.С., Песков Н.Ю., Сергеев А.С., Аржанников А.В., Синицкий С.Л. Генеelectron maser with 2D feedback driven by a sheet electron beam // Phys. Rev. E. 1999. рация пространственно-когерентного излучения в лазерах на свободных электроV.60, no.1. P.935-945. нах с двумерной распределенной обратной связью // Изв. ВУЗов: Радиофизика.
24А. Песков Н.Ю., Гинзбург Н.С., Каминский А.А., Каминский А.К., Седых С.Н., Серге- 2001. Т.44, №5-6. С.533-553.
ев А.П., Сергеев А.С. Высокоэффективный узкополосный МСЭ-генератор с брэг- 37А. Ginzburg N.S., Peskov N.Yu., Sergeev A.S., Arzhannikov A.V., Sinitsky S.L., Kaговским резонатором со скачком фазы гофрировки // Письма в ЖТФ. 1999. Т.25, linin P.V., Phelps A.D.R., Cross A.W. Progress in development of high-power FELs with №11. С.19-29. two-dimensional Bragg resonators // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Research A. 2001.
25А. Гинзбург Н.С., Каменецкий И.Э., Каминский А.А., Каминский А.К., Песков Н.Ю., V.475, no.1-3. P.287-295.
Седых С.Н., Сергеев А.П. О возможности использования режима больших орбит 38А. Cross A.W., Ginzburg N.S., He W., Konoplev I.V., Peskov N.Yu., Phelps A.D.R., для работы на гармониках баунс-частоты в МСЭ с ведущим магнитным полем // Robb G.R.M., Ronald K., Sergeev A.S., Whyte C.G. Experimental and theoretical study Письма в ЖТФ. 1999. Т.25, №1. С.30-36. of a high-power coaxial FEM with 2-D distributed feedback // Nuclear Instr. and Meth.
26А. Гинзбург Н.С., Песков Н.Ю., Сергеев А.С., Аржанников А.В., Синицкий С.Л. О in Phys. Research A. 2001. V.475, no.1-3. P.164-172.
возможности генерации на супермодах в лазере на свободных электронах с попе- 39А. Ginzburg N.S., Peskov N.Yu., Sergeev A.S., Arzhannikov A.V., Sinitsky S.L. Novel речно развитым пространством взаимодействия // Письма в ЖТФ. 1999. Т.25, scheme of multi-beam FEL synchronized by two-dimensional distributed feedback // Nu№5. С.28-34. clear Instr. and Meth. in Phys. Research A. 2001. V.475, no.1-3. P.173-177.
27А. Savilov A.V., Peskov N.Yu., Samsonov S.V. FEM with guiding magnetic field based on 40А. Cross A.W., Ginzburg N.S., He W., Konoplev I.V., Peskov N.Yu., Phelps A.D.R., simultaneous fundamental and high-harmonic excitation // Nuclear Instr. and Meth. in Ronald K., Sergeev A.S., Whyte C.G. Experimental studies of two-dimensional coaxial Phys. Research A. 2000. V.A445. P.284-289. Bragg structures for a high-power Free-Electron Maser // Appl. Phys. Lett. 2002. V.80, 28А. Ginzburg N.S., Goldenberg C.A., Kaminsky A.K., Peskov N.Yu., Sedykh S.N., Ser- no.9. P.1517-1519.
geev A.P. Precise Frequency Tuning in the Millimeter-wave FEL-oscillator // Nuclear 41А. Ginzburg N.S., Peskov N.Yu., Sergeev A.S., Phelps A.D.R., Cross A.W. The use of a Instr. and Meth. in Phys. Research A. 2000. V.A445. P.257-260. hybrid resonator consisting of 1-D and 2-D Bragg reflectors for generation of spatially29А. Agarin N.V., Arzhannikov A.V., Bobylev V.B., Ginzburg N.S., Ivanenko V.G., Ka- coherent radiation in a coaxial free-electron laser // Physics of Plasmas. 2002. V.9, no.6.
linin P.V., Kuznetsov S.A., Peskov N.Yu., Sergeev A.S., Sinitsky S.L., Stepanov V.D. P.2798-2802.
First operation of powerful FEL with two-dimensional distributed feedback // Nuclear 42А. Ginzburg N.S., Peskov N.Yu., Sergeev A.S., Konoplev I.V., Cross A.W., Phelps A.D.R., Instr. and Methods in Phys. Research A // 2000. V.A445. P.222-229. Robb G.R.M., Ronald K., He W., Whyte C.G. Theory of coaxial free-electron maser with 30А. Песков Н.Ю., Гинзбург Н.С., Денисов Г.Г., Сергеев А.С., Аржанников А.В., Кали- two-dimensional distributed feedback driven by an annular electron beam // J. of Appl.
нин П.В., Синицкий С.Л., Степанов В.Д. Теоретическое и экспериментальное ис- Phys. 2002. V.92, no.3. P.1619-1629.
следование пространственно-развитых планарных двумерных брэгговских резона- 43А. Ginzburg N.S., Elzhov A.V., Ilyakov E.V., Ivanov I.N., Kazacha V.I., Kaminsky A.K., торов // Письма в ЖТФ. 2000. Т.26, №8. С.72-83. Kulagin I.S., Perelstein E.A., Peskov N.Y., Sedykh S.N., Sergeev A.P., Sergeev A.S., 31А. Гинзбург Н.С., Песков Н.Ю., Сергеев А.С., Аржанников А.В., Синицкий С.Л. К Zaitsev N.I. Experiments on precise frequency tuning in the FEM oscillator with the теории планарных ЛСЭ с комбинированными резонаторами, составленными из од- Bragg resonator // Nuclear Instr. and Meth. in Phys. Research A. 2002. V.A483.
номерного и двумерного брэгговских зеркал // Письма в ЖТФ. 2000. Т.26, №.16. P.231-234.
С.8-16. 44А. Ginzburg N.S., Elzhov A.V., Kaminsky A.K., Perelstein E.A., Peskov N.Y., Sedykh S.N., 32А. Ginzburg N.S., Kaminsky A.A., Kaminsky A.К., Peskov N.Yu., Sedykh S.N., Ser- Sergeev A.P., Sergeev A.S. Starting mode regime in an FEM oscillator with a Bragg geev A.P., Sergeev A.S. High-efficiency single-mode Free-Electron Maser oscillator resonator // Nuclear Instr. and Meth. in Phys. Research A. 2002. V.A483. P.225-230.
based on a Bragg resonator with step of phase of corrugation, Phys. Rev. Lett. 2000. 45А. Гинзбург Н.С., Песков Н.Ю., Сергеев А.С. Влияние дифракционных эффектов на V.84. P.3574-3577. электродинамические характеристики двумерных брэгговских резонаторов коак33А. Peskov N.Yu., Ginzburg N.S., Denisov G.G., Sergeev A.S., Arzhannikov A.V., Sinit- сиальной геометрии // ЖТФ. 2003. Т.73, №.12. С.54-65.
sky S.L., Kalinin P.V., Stepanov V.D. Electrodynamic properties of two-dimensional 46А. Аржанников А.В., Бобылев В.Б., Гинзбург Н.С., Иваненко В.Г., Калинин П.В., КузBragg resonators of planar geometry // Optics Communications. 2001. V.187, no.ER4- нецов С.А., Песков Н.Ю., Сергеев А.С., Синицкий С.Л., Степанов В.Д. Одноканаль6. P.311-316. ные и многоканальные планарные мазеры на свободных электронах // Изв. ВУЗов:
Радиофизика. 2003. т.46, №10. С.907-913.
31 47А. Arzhannikov A.V., Astrelin V.T., Bobylev V.B., Ginzburg N.S., Ivanenko V.G., Ka- структур для генерации и усиления когерентного излучения пространственноlinin P.V., Kuznetsov S.A., Peskov N.Yu., Petrov P.V., Sergeev A.S., Sinitsky S.L., Ste- развитыми активными средами // Известия ВУЗов: Прикладная нелинейная диpanov V.D. Four-channel planar FEM for high-power mm-generation (theoretical and намика. 2006. Т.14, №4. С.43-71.
experimental problems) // Nucl. Instr. Meth. in Phys. Res. A. 2003. V.A507. P.129-132. 60А. Аржанников А.В., Гинзбург Н.С., Заславский В.Ю., Иваненко В.Г., Иванов И.А., 48А. Елжов А.В., Каминский А.К., Перельштейн Э.А., Седых С.Н., Сергеев А.П., Гинз- Калинин П.В., Кузнецов А.С., Кузнецов С.А., Песков Н.Ю., Сергеев А.С., Синицбург Н.С., Кузиков С.В., Песков Н.Ю., Сергеев А.С. Возможности улучшения ха- кий С.Л., Степанов В.Д. Исследование генерации миллиметрового излучения в пларактеристик МСЭ-генератора с брэгговским резонатором // Письма в Журнал нарном мазере на свободных электронах с комбинированным брэгговским резонаФизика элементарных частиц и атомного ядра. 2004. Т.120, №3. С.18-21. тором // Вестник НГУ, Физика. 2006. Т.1, №2. С.71-81.
49А. Elzhov A.V., Ginzburg N.S., Kaminsky A.K., Kuzikov S.V., Perelstein E.A., 61А. Песков Н.Ю., Гинзбург Н.С., Денисов Г.Г., Заславский В.Ю., Кузиков С.В., СергеPeskov N.Yu., Petelin M.I., Sedykh S.N., Sergeev A.P., Sergeev A.S., Syratchev I.V., ев А.С., Аржанников А.В., Калинин П.В., Синицкий С.Л., Тумм M. Демонстрация Zaitsev N.I. Test facility for investigation of heating 30 GHz accelerating structure imita- существования высокодобротных мод в центре резонансной полосы двумерных tor for the CLIC project // Nucl. Instr. and Meth. Phys. Res. A. 2004. V.A528. P.78-82. брэгговских структур // Письма в ЖТФ. 2007. Т.33, №3. С.46-56.
50А. Ginzburg N.S., Peskov N.Yu., Sergeev A.S., Konoplev I.V., Ronald K., Phelps A.D.R., 62А. Konoplev I.V., Cross A.W., Phelps A.D.R., He W., Ronald K., Whyte C.G., RobertCross A.W. On the mechanism of high selectivity of two-dimensional coaxial Bragg reso- son C.W., Ginzburg N.S., Peskov N.Yu., Sergeev A.S., Zaslavsky V.Yu., Thumm M. Conators // Nucl. Instr. and Meth. Phys. Res. A. 2004. V.A528. P.225-230. axial Free-Electron Maser based on two-dimensional distributed feedback // Phys. Rev.
51А. Елжов А.В., Гинзбург Н.С., Зайцев Н.И., Иванов И.Н., Иляков Е.В., Камин- E. 2007. V.76. P.056406.
ский А.К., Косухин В.В., Кузиков С.В., Кулагин И.С., Песков Н.Ю., Перельштейн 63А. Аржанников А.В., Гинзбург Н.С., Заславский В.Ю., Иваненко В.Г., Иванов И.А., Э.А., Петелин М.И., Седых С.Н., Сергеев А.П., Сергеев А.С., Сырачев И.В. Стенд Калинин П.В., Кузнецов А.С., Кузнецов С.А., Песков Н.Ю., Сергеев А.С., Синицдля исследования ресурса имитатора ускоряющей структуры коллайдера CLIC при кий С.Л., Степанов В.Д. Генерация пространственно-когерентного излучения в мавоздействии мощного импульсного излучения на частоте 30 ГГц // Письма в Жур- зере на свободных электронах с двумерной распределенной обратной связью // нал Физика элементарных частиц и атомного ядра. 2005. Т.2, №3 (126). Письма в ЖЭТФ. 2008. Т.87, №11. С.715-719.
С.102-105. 64А. Ginzburg N.S., Peskov N.Yu., Sergeev A.S., Denisov G.G., Kuzikov S.V., 52А. Гинзбург Н.С., Денисов Г.Г., Кузиков С.В., Песков Н.Ю., Сергеев А.С., Аржанни- Zaslavsky V.Yu., Arzhannikov A.V., Kalinin P.V., Sinitsky S.L., Thumm M. Observation ков А.В., Калинин П.В., Синицкий С.Л., Тумм М. собенности спектра мод планар- of the high-Q modes inside resonance zone of 2D Bragg structures // Appl. Phys. Lett.
ных структур с двумерной брэгговской гофрировкой (теория и холодный экспе- 2008. V.92. P.103512.
римент) // Изв. ВУЗов: Радиофизика. 2005. Т.48, №10-11. С.842-856. 65А. Гинзбург Н.С., Песков Н.Ю., Розенталь Р.М., Сергеев А.С Использование двумер53А. Ginzburg N.S., Malkin A.M., Peskov N.Yu., Sergeev A.S., Kaminsky A.K., Sedykh S.N., ных брэгговских структур для синхронизации излучения в планарных лампах обратPerelshtein E.A., Sergeev A.P., Elzhov A.V. Improving selectivity of free electron maser ной волны // Письма в ЖТФ. 2009. Т.35, №4. С.80-86.
with 1D Bragg resonator using coupling of propagating and trapped waves // Physical 66А. Гинзбург Н.С., Заславский В.Ю., Малкин А.М., Песков Н.Ю., Сергеев А.С.
Review STЦAB. 2005. V.8. P.040705. Стабилизация частоты излучения в мазерах на свободных электронах с двумерной 54А. Ginzburg N.S., Peskov N.Yu., Sergeev A.S., Phelps A.D.R., Cross A.W. Peculiarities of и одномерной распределенной обратной связью // ЖТФ. 2009. Т.79, №9. С.142-145.
mode spectrum in 2D Bragg structures // Optics Communications. 2005. V.250. P.309- 67А. Гинзбург Н.С., Заславский В.Ю., Малкин А.М., Песков Н.Ю., Сергеев А.С., 315. Тумм М. Азимутальная селекция мод в мазерах на свободных электронах с коакси55А. Гинзбург Н.С., Каминский А.К., Кузиков С.В., Перельштейн Э.А., Песков Н.Ю., альными брэгговскими резонаторами // Радиотехника и электроника. 2009. Т.54, Седых С.Н., Сергеев А.П., Сергеев А.С. // О возможности использования МСЭ с №9. С.1070-1081.
брэгговским резонатором для тестирования высокодобротных резонансных 68А. Гинзбург Н.С., Заславский В.Ю., Зотова И.В., Малкин А.М., Песков Н.Ю., Сергеструктур // ЖТФ. 2006. Т.76, №7. С.69-75. ев А.С., Каминский А.К., Перельштейн Э.А., Седых С.Н. // Коротковолновые сек56А. Гинзбург Н.С., Малкин А.М., Песков Н.Ю., Сергеев А.С. О механизме самовозбу- ционированные МСЭ c брэгговскими резонаторами, основанными на связи бегущих ждения МСЭ-генераторов в условиях связи распространяющихся и запертых волн и квазикритических волн // Изв. ВУЗов: Радиофизика. 2009. Т.52, №8. С.619-626.
// Письма в ЖТФ. 2006. Т.32, №20. С.60-69. 69А. Ginzburg N.S., Malkin A.M., Peskov N.Yu., Sergeev A.S., Zaslavsky V.Yu., Kamada K., 57А. Гинзбург Н.С., Заславский В.Ю., Песков Н.Ю., Сергеев А.С., Аржанников А.В., Soga Y. Tunable terahertz band planar Bragg reflectors // Appl. Phys. Lett. 2009. V.95.
Калинин П.В., Кузнецов С.А., Синицкий С.Л., Степанов В.Д. К теории планарного P.043504.
МСЭ-генератора с циркуляцией поперечных электромагнитных потоков в двумер- 70А. Ginzburg N.S., Peskov N.Yu., Sergeev A.S., Zaslavsky V.Yu., Konoplev I.V., Fisher L., ном брэгговском зеркале // ЖТФ. 2006. Т.76, вып.12. С.80-85. Ronald K., Phelps A.D.R., Cross A.W., Thumm M. Mechanism of azimuthal mode selec58А. Гинзбург Н.С., Заславский В.Ю., Песков Н.Ю., Розенталь Р.М., Сергеев А.С., tion in two-dimensional coaxial Bragg resonators // J. of Appl. Phys. 2009. V.105, Тумм М. Моделирование селективных характеристик двумерных брэгговских резо- no.12. P.124519.
наторов планарной геометрии // Изв. ВУЗов: Радиофизика. 2006. Т.49, №11. 71А. Ginzburg N.S., Malkin A.M., Peskov N.Yu., Sergeev A.S., Zaslavsky V.Yu., Kamada K., С.906-916. Ando R. Free electron lasers with terahertz band Bragg reflectors // Phys. Rev. ST-AB.
59А. Гинзбург Н.С., Заславский В.Ю., Песков Н.Ю., Сергеев А.С., Барышев В.Р., Дорф- 2009. V.12. P.060702.
ман К.Е., Малкин А.М., Розенталь Р.М. Использование планарных брэгговских 33 72А. Arzhannikov A.V., Cross A.W., Ginzburg N.S., He W., Kalinin P.V., Konoplev I.V., Kuznetsov S.A., Peskov N.Yu., Phelps A.D.R., C.W.Robertson, Ronald K., Sergeev A.S., Sinitsky S.L., Stepanov V.D., Thumm M., Whyte C.G., Zaslavsky V.Yu. Production of powerful spatially coherent radiation in planar and coaxial FEM exploiting twodimensional distributed feedback // IEEE Trans. on Plasma Sci. 2009. V.37, no.9.
P.1792-1800.
73А. Каминский А.К., Перельштейн Э.А., Седых С.Н., Гинзбург Н.С., Кузиков С.В., Песков Н.Ю., Сергеев А.С. Демонстрация работы мощного 30-ГГц МСЭ на резонансную нагрузку // Письма в ЖТФ. 2010. Т.36, №5. С.37-46.
74А. Гинзбург Н.С., Заславский В.Ю., Малкин А.М., Песков Н.Ю., Сергеев А.С.
Черенковские мазеры с двумерной распределенной обратной связью // Письма в ЖТФ. 2010. Т.36, №2. С.77-86.
75А. Гинзбург Н.С., Заславский В.Ю., Песков Н.Ю., Сергеев А.С. Нелинейная теория коаксиальных мазеров на свободных электронах с двумерной распределенной обратной связью (квазиоптическое приближение) // ЖТФ. 2010. Т.80, №3. С.9-20.
76А. Гинзбург Н.С., Голубев И.И., Голубых С.М., Заславский В.Ю., Зотова И.В., Каминский А.К., Козлов А.П., Малкин А.М., Перельштейн Э.А., Песков Н.Ю., Седых С.Н., Сергеев А.С. Мазер на свободных электронах с высокоселективным брэгговским резонатором, основанным на связи бегущих и квазикритических волн // Письма в ЖТФ. 2010. Т.36, №20. С.50-59.
77А. Гинзбург Н.С., Заславский В.Ю., Зотова И.В., Малкин А.М., Песков Н.Ю., Сергеев А.С. Лазеры на свободных электронах терагерцового диапазона с брэгговскими структурами, основанными на связи бегущих и квазикритических волн // Письма в ЖЭТФ. 2010. Т.91, №6. С.286-290.
78А. Вихарев А.А., Гинзбург Н.С., Голубев И.И., Данилов Ю.Ю., Зайцев Н.И., Каминский А.К., Козлов А.П., Кузиков С.В., Перельштейн Э.А., Песков Н.Ю., Петелин М.И., Седых С.Н., Сергеев А.П., Сергеев А.С. Эксперименты по импульсному циклическому нагреву медной поверхности на основе мощного 30-GHz мазера на свободных электронах // Письма в ЖТФ. 2011. Т.37, №3. С.16-22.
79А. Ginzburg N.S., Golubev I I., Kaminsky A.K., Kozlov A.P., Kuzikov S.V., Perelstein E.A., Peskov N.Yu., Petelin M.I., Sedykh S.N., Sergeev A.P., Sergeev A.S., Vikharev A.A.Zaitsev N.I. Experiment on pulse heating and surface degradation of a copper cavity powered by powerful 30 GHz free electron maser // Physical Review ST-AB. 2011.
V.14. P.041002.
80А. Ginzburg N.S., Malkin A.M., Peskov N.Yu., Sergeev A.S., Zaslavsky V.Yu., Zotova I.V.
Powerful terahertz free electron lasers with hybrid Bragg reflectors // Physical Review ST-AB. 2011. V.14. P.042001.