ДВУХПОТОКОВАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ – ВОЛНОВЫЕ ЛИНЕЙНЫЕ И НЕЛИНЕЙНЫЕ ЯВЛЕНИЯ НА СВЕРХВЫСОКИХ ЧАСТОТАХ

Данная статья представляет собой вторую часть обзора работ, посвященных явлению двухпотоковой неустойчивости в электронике сверхвысоких частот. двухпотоковой неустойчивости в электронике сверхвысоких частот. Как известно, на сегодняшний день весьма актуальной является проблема создания приборов, работающих в терагерцовом диапазоне частот. И хотя существует немало устройств, способных генерировать или усиливать сигналы в этом диапазоне, все они, по большей части, относятся к сверхмощным релятивистским приборам. В то же время наблюдается дефицит компактных устройств средней мощности. В последнее время все чаще в работах различных иностранных научных групп для работы в терагерцовом диапазоне предлагаются модели, основанные на взаимодействии двух электронных потоков. Данный обзор является попыткой наиболее полного описания трудов, посвященных такому широкому во всех смыслах явлению, как двухпотоковая неустойчивость применительно к вакуумной электронике сверхвысоких частот. При этом авторы отдают себе отчет в том, что в общем случае это явление выходит далеко за границы рассмотренной здесь области, поскольку данное понятие часто встречается в работах исследователей в области аэро- и гидродинамики, астрофизики, плазменной, твердотельной электроники и пр. Из проведенного анализа следует, что общая тенденция к смещению рабочих частот в терагерцовый диапазон фактически подарила двухпучковым системам вторую жизнь. Исследователи со всего мира, в частности, из Китая, Кореи, Японии, Америки и других стран, изучают вопросы, связанные с генерацией и усилением сигналов на основе двухпотоковых систем. На наш взгляд, приведенные в данном обзоре работы, с одной стороны, в полной мере иллюстрируют заинтересованность зарубежных исследователей в данной теме, а с другой стороны, являются доказательством перспективности дальнейших исследований.

 

DOI: 10.18500/0869-6632-2016-24-2-41-63

Ссылка на статью: Титов А.В. Двухпотоковая неустойчивость – волновые линейные и нелинейные явления на сверхвысоких частотах. Часть II // Известия вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2016. Т. 24, No 2. С. 41–63.

 

Скачать полную версию

Литература

1. Svimonishvili T. Modeling of a compact terahertz source based on the two-stream instability. Dissertation Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Doctor of Philosophy Engineering, The University of New Mexico, Albuquerque, New Mexico, 2012.

2. Bishofberger K., Carlsten B., Faehl R. Generation of millimeter and sub-millimeter radiation in a compact oscillator utilizing the two-stream instability // IVEC 2008, april 22-24, 2008. P. 164.

3. Bishofberger K., Carlsten B., Faehl R. // Proceedings of LINAC08, Victoria, BC, Canada, 1D-FELs, 504-505.

4. Svimonishvili T., Bishofberger K., Faehl R.J., Carlsten B.E. // Abstracts IEEE International Conference on Plasma Science. 2010. P. 1.

5. Mohammadi S., Jazayeri M. Parallel PIC simulation for two stream instability // Iranian Journal of Physics Research. 2010. Vol. 10, No 3.

6. Ghorbanalilu M., Abdollahzadeh E., Rahbari E. Particle-in-cell simulation of two stream instability in the non-extensive statistics // Laser and Particle Beams. 2014. Vol. 32. P. 399–407.

7. Nadrifard S., Maraghechi B., Mohsenpour T. Wave mode instabilities in a two-stream free-electron laser with a background plasma // Plasma Phys. Control. Fusion. 2013. Vol. 55.

8. Kulish V.V, Lysenko O.V., Savchenko V.I., Majornikov I.G. The two-stream free-electron laser as a source of electromagnetic femtosecond wave packages // Laser Physics. 2005. Vol. 15, No 12. P. 1629–1633.

9. Marinelli A., Hemsing E., Rozenzweig J.B. Using the relativistic two-stream instability for the generation of soft-X-ray attosecond radiation pulses // Phys. Rev. Lett. Feb. 2013. 110.

10. Wang G., Litvinenko V.N., Jing Y. Broad-band amplifier based on two-stream instability // Proceedings of FEL 2013. New York, NY, USA.

11. Umeda T. Study on Nonlinear Processes of Electron Beam Instabilities via Computer Simulations. Ph.D. Thesis, Kyoto University, 2004.

12. Umeda T., Omura Y., Miyake T., Matsumoto H. Nonlinear evolution of the electron two-stream instability: Two-dimensional particle simulation // Proceedings of ISSS-7, March, 2005. P. 26–31.

13. Li K., Liu W., Wang Y., Cao M. Dispersion characteristics of two-beam folded waveguide for terahertz radiation // IEEE Transactions on Electron Devices. Dec. 2013. Vol. 60, 12.

14. Booske J.H., Converse M.C., Kory C.L., Chevalier C.T., Gallagher D.A., Kreischer K.E., Heinen V.O., Bhattacharjee S. Accurate parametric modeling of folded waveguide circuits for millimeter-wave traveling wave tubes // IEEE Transaction on Electron Devices. May 2005. Vol. 52, No 5. P. 685.

15. San-Blas A.A., Gimeno B. A rigorous and efficient full-wave analysis of uniform bends in rectangular waveguide under arbitrary incidence // IEEE Trans. Microw. Theory Tech. Feb. 2003. Vol. 51, No 2. P. 397–405.

16. Weisshaar A. A rigorous and efficient method of moments solution for curved waveguide bends // IEEE Trans. Microw. Theory Tech. Dec. 1992. Vol. 40, No 12. P. 2200–2206

17. Liu W., Liu P., Yong W., Yang Z. Enhancements of Cherenkov radiation by two electron beams // IEEE Trans. on Plasma Science. Dec. 1992. Vol. 40, 3.

18. Liu W., Liang Zh., Yang Z., Li D., Imasaki K. Two-stream Smith–Purcell free-electron laser using a dual-grating: Linear analysis // Proceedings of FEL 2006, Bessy, Germany.

19. Liu W., Yang Z., Liang Zh., Li D., Imasaki K., Shi Z., Lan F., Park G. Enhancement of terahertz Smith–Purcell radiation by two electron beams // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 2007. A 580.

20. Liu W., Yang Z., Liang Zh., Li D., Imasaki K., Shi Z., Lan F., Park G., Liu Sh. Enhancements of terahertz radiation from a grating waveguide by two-stream instability. // IEEE Transactions on Plasma Science. 2008. Vol. 36. Issue 3. P. 748–756.

21. Freund H.P., Douglas D., and O’Shea P.G. Multiple-beam free-electron lasers // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. Section A: Accel. Spectrom. Detect. Assoc. Equip. Jul. 2003. Vol. 507, No 1. P. 373–377.

22. Garate E., Cherry R., Fisher A., and Phillips P. High gain metal grating free-electron laser // J. Appl. Phys. Dec. 1988. Vol. 64, No 12. P. 6618–6625.

23. Zhang Y. and Dong L. Enhanced coherent terahertz Smith–Purcell superradiation excited by two electron-beams // Optics Express. 24 September 2012. Vol. 20, No 20.

24. Zhang Y., Zhou Y., Dong L. THz radiation from two electron-beams interaction within a bi-grating and a subwavelength holes array composite sandwich structure // Optics Express. 23 September 2013. Vol. 21, No 19.

Статус: 
одобрено к публикации
Краткое содержание (PDF):