ГЕНЕРАЦИЯ ВЫСШИХ ГАРМОНИК В РЕЛЯТИВИСТСКОМ ЭЛЕКТРОННОМ ПОТОКЕ С ВИРТУАЛЬНЫМ КАТОДОМ∗

Изучены режимы СВЧ-генерации высших гармоник в высокомощном виркаторе с релятивистским электронным потоком с виртуальным катодом. Характеристики данных режимов, в частности, характерные спектры и их трансформация с изменением параметров системы (тока пучка, индукции внешнего магнитного поля), а также физические процессы, происходящие в системе, проанализированы с помощью трехмерного электромагнитного моделирования. Показано, что с увеличением тока пучка исследуемая система демонстрирует тенденцию к существенному росту амплитуд высших гармоник в спектре токовых осцилляций в области виртуального катода. Полученные результаты позволяют рассматривать генераторы на виртуальном катоде как перспективные высокомощные источники субтерагерцового и терагерцового излучения.

Литература

1. Sullivan D.J., Walsh J.E., and Coutsias E.A. Virtual cathode oscillator (vircator) theory // High Power Microwave Sources. 1987. Vol. 13.

2. Gold S.H. and Nusinovich G.S. // Review of Scientific Instruments. 1997. Vol. 68. P. 3945.

3. Benford J., Swegle J.A., and Schamiloglu E. High Power Microwaves. CRC Press, Taylor and Francis, 2007.

4. Mahaffey R.A., Sprangle P.A., Golden J., and Kapetanakos C.A. // Phys. Rev. Lett. 1977. Vol. 39. P. 843.

5. Hramov A.E., Koronovskii A.A., and Kurkin S.A. // Phys. Lett. A. 2010. Vol. 374. P. 3057.

6. Dubinov A.E. and Selemir V.D., Commun J. // Technology & Electron. 2002. Vol. 47. P. 575.

7. Dubinov A.E., Kornilova Yu.I., and Selemir V.D. // Physics-Uspekhi. 2002. Vol. 45. P. 1109.

8. Biswas D. // Physics of Plasmas. 2009. Vol. 16. 063104.

9. Filatov R.A., Hramov A.E., Bliokh Y.P., Koronovskii A.A., and Felsteiner J. // Physics of Plasmas. 2009. Vol. 16. 033106.

10. Kurkin S.A., Hramov A.E., and Koronovskii A.A. // APL. 2013. Vol. 103.

11. Burkhart S.C., Scarpetty R.D., and Lundberg R.L. // J. Appl. Phys. 1985. Vol. 58. P. 28.

12. Hoeberling R.F. and Fazio M.V. // IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility. 1992. Vol. 34. P. 252.

13. Hramov A.E., Koronovsky A.A., Kurkin S.A., and Rempen I.S. // Int. J. of Electronics. 2011. Vol. 98. P. 1549.

14. Clements K.R., Curry R.D., Druce R., Carter W., Kovac M., Benford J., and McDonald K. // IEEE Trans. on Diel. and El. Insul. 2013. Vol. 20. P. 1085.

15. Dubinov A.E., Efimova I.A., Mikheev K.E., Selemir V.D., and Tarakanov V.P. // Plasma Physics Reports. 2004. Vol. 30. P. 496.

16. Singh G. and Shashank C. // Physics of Plasmas. 2011. Vol. 18. 063104.

17. Verma R., Shukla R., Sharma S.K., Banerjee P., Das R., Deb P., Prabaharan T., Das B., Mishra E., Adhikary B., Sagar K., Meena M., and Shyam A. // IEEE Trans. Electron Devices. 2014. Vol. 61. P. 141.

18. Booske J.H. // Physics of Plasmas. 2008. Vol. 15. 055502.

19. Siegel P.H. // IEEE Trans. Microwave Theory Techniques. 2002. Vol. 50. P. 910.

20. Kawase K., Ogawa Y., Watanabe Y., and Inoue H. // Optics Express. 2003. Vol. 11. P. 2549.

21. Ferguson B. and Zhang X.C. // Nature Materials. 2002. Vol. 1. P. 26.

22. Mann C.M. Terahertz Sources and Systems. Kluwer, Dordrecht, 2001.

23. Zhanfeng Yang, Guozhi Liu, Hao Shao, Jun Sun, Yuchuan Zhang, Hu Ye, and Meng Yang // IEEE Trans. Plasma Science. 2013. Vol. 41. P. 3604.

24. Hramov A.E., Kurkin S.A., Koronovskii A.A., and Filatova A.E. // Physics of Plasmas. 2012. Vol. 19. 112101.

25. Saito T., Yamada N., and Ikeuti S. // Physics of Plasmas. 2012. Vol. 19. 063106.

26. Hornstein M.K., Bajaj V.S., Griffn R.G., Kreischer K.E., Mastovsky I., Shapiro M.A., Sirigiri J.R., and Temkin R.J. // IEEE Trans. Electron Devices. 2005.Vol. 52. P. 798.

27. Bratman V.L., Fedotov A.E., Kalynov Y.K., Manuilov V.N., Ofitserov M.M., Samsonov S.V., and Savilov A.V. // IEEE Trans. Plasma Science. 1999. Vol. 27. P. 456.

28. Notake T., Saito T., Tatematsu Y., Fujii A., Osagawara S., La Agusu, Ogawa I., Idehara T., and Manuilov V.N. // PRL. 2009. Vol. 103. 225002.

29. Vyalykh D.V., Dubinov A.E., Zhdanov V.S., L’vov I.L., Sadovoi S.A., and Selemir V.D. // Technical Physics Letters. 2013. Vol. 39. P. 217.

30. Brandt H.E. // IEEE Trans. Plasma Science. 1985. Vol. 13. P. 513.

31. Tsimring Shulim E.// Electron beams and microwave vacuum electronics. John Wiley and Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2007.

32. Hramov A.E., Koronovskii A.A., Morozov M.Yu., and Mushtakov A.V. // Phys. Lett. A. 2008. Vol. 372. P. 876.

33. Kurkin S.A. and Hramov A.E. // Technical Physics Letters. 2009. Vol. 35. P. 23.

34. Lawson J.D. The Physics of Charged-Particle Beams: Monographs on Physics. Oxford: University Press, 1977.

35. Granatstein V.L. and Alexeeff I. High Power Microwave Sources. Artech House Microwave Library, 1987.

36. Kurkin S.A., Koronovskii A.A., and Hramov A.E. // Technical Physics Letters. 2011. Vol. 37. P. 356.

Статус: 
одобрено к публикации
Краткое содержание (PDF):