ISSN 0869-6632 (Online)
ISSN 2542-1905 (Print)


Cite this article as:

Ginzburg N. S., Zotova I. V. Microwave electronics as art of energy flows manipulation. Izvestiya VUZ. Applied Nonlinear Dynamics, 2012, vol. 20, iss. 5, pp. 51-83. DOI: https://doi.org/10.18500/0869-6632-2012-20-5-51-83

Language: 
Russian

Microwave electronics as art of energy flows manipulation

Autors: 
Ginzburg Naum Samuilovich, Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences
Zotova Irina Valerevna, Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences
Abstract: 

Classification of electronic oscillators and amplifiers has been performed based on the ratio between directions of the kinetic energy of electrons and electromagnetic energy flows. It is shown that management of electromagnetic flows, such as through the use of natural diffraction spread and with various modifications of Bragg structures, is an effective method to synchronize the radiation of electron beams with transverse size significantly exceeding the wavelength.

DOI: 
10.18500/0869-6632-2012-20-5-51-83
References: 

1. Гапонов А.В., Петелин M.И., Юлпатов В.К. Индуцированное излучение возбужденных классических осцилляторов и его использование в высокочастотной электронике // Изв. вузов. Радиофизика. 1967. Т. 10, No 9/10. С. 1414. 2. Пирс Дж. Лампа бегущей волны. М.: Советское радио, 1952. 3. Электроника ламп с обратной волной. Под ред. В.Н. Шевчика и Д.М. Трубецкова. Саратов: Изд-во Саратовского университета, 1979. 4. Гапонов А.В., Гольденберг А.Л., Григорьев Д.П., Орлова И.М., Панкратова Т.Б., Петелин М.И. Индуцированное синхротронное излучение электронов в полых резонаторах // Письма в ЖЭТФ. 1965. Т. 2, No 9. С. 430. 5. Русин Ф.С. Богомолов Г.Д. Оротрон – электронный прибор с открытым резонатором и отражающей решеткой // Изв. вузов. Радиофизика. 1968. Т. 2, No 5. С. 756. 6. Шестопалов В.П. Дифракционная электроника. Харьков: Изд-во «Вища школа», Харьковский государственный университет, 1976 г. 7. Dunn D.A., Harman W.A., Field L.M., Kino G.S. // Proc. IRE. 1956. Vol. 44, No 7. P. 879. 8. Гинзбург Н.С., Песков Н.Ю., Сергеев А.С. Пространственная синхронизация излучения широких ленточных электронных потоков в ЛСЭ с двумерной распределенной обратной связью // Письма в ЖТФ. 1993. Т. 19, вып. 18. С. 52. 9. Гинзбург Н.С., Заславский В.Ю., Зотова И.В. и др. Лазеры на свободных электронах терагерцового диапазона с брэгговскими структурами, основанными на связи бегущих и квазикритических волн // Письма в ЖЭТФ. 2010. Т. 91, вып. 6. С. 286. 10. Бугаев С.П., Канавец В.И., Кошелев В.И., Черепенин В.А. Релятивистские многоволновые СВЧ-генераторы. Новосибирск: Наука, Сиб. отделение, 1991. 11. Петелин М.И., Ковалев Н.Ф. Селекция мод в высокочастотных релятивистских электронных генераторах с распределенным взаимодействием// В кн. Релятивистская высокочастотная электроника. Проблемы повышения мощности и частоты излучения. Горький: ИПФ АН СССР, 1981. С. 62. 12. Гинзбург Н.С., Зотова И.В., Сергеев А.С. Дифракционная селекция мод в планарных лампах обратной волны // Изв. вузов. Радиофизика. 2009. Т. 52, No 8. С. 632. 13. Гинзбург Н.С., Завольский Н.А., Нусинович Г.С., Сергеев А.С. Установление автоколебаний в электронных СВЧ-генераторах с дифракционным выводом излучения// Изв. вузов. Радиофизика. 1986. Т. 29, No 1. С. 106. 14. Bugaev S.P., Cherepenin V.A., Kanavets V.I., et al. Overmoded GW-class surfacewave microwave oscillator // IEEE Trans. Plasma Sci. 1990. Vol. 18. P. 525. 15. Bratman V.L., Denisov G.G., Ofitserov M.M., et al. Millimeter-wave HF relativistic electron oscillators // IEEE Trans. Plasma Sci. 1987.Vol. 15. P. 2. 16. Гинзбург Н.С., Заславский В.Ю., Малкин А.М., Сергеев А.С. Квазиоптическая модель релятивистских генераторов поверхностной волны миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов // Письма в ЖТФ. 2011. Т.37, вып.13. С. 31. 17. Гинзбург Н.С., Заславский В.Ю, Малкин А.М., Сергеев А.С. Релятивистские генераторы поверхностной волны c одно- и двумерно-периодическими структурами // ЖТФ. 2012. Т. 82, No 12. C. 84. 18. Каценеленбаум Б.З. Теория нерегулярных волноводов с медленно-меняющимися параметрами. М., 1961. С. 218. 19. Гинзбург Н.С., Зотова И.В., Муравьев А.А., Сергеев А.С. Формирование поперечной структуры поля в планарных ЛСЭ терагерцового диапазона // ЖТФ. 2011. Т. 81, No 3. С 85. 20. Fedotov A.E. and Makhalov P.B. Transverse dynamics of а surface wave excited by а wide electron beam // Phys. Plasmas. 2012. Vol. 19. P. 033103 21. Glyavin M.Yu., Luchinin A.G. and Golubiatnikov G.Yu. 1.5 kW, 1 THz gyrotron with a pulsed magnetic field // Phys. Rev. Lett. 2008. Vol. 100. P. 015101. 22. Bratman V.L., Kalynov Yu.K. and Manuilov V.N. Large-orbit gyrotron operation in the terahertz frequency range // Phys. Rev. Lett. 2009. Vol. 102. P. 245101. 23. Ginzburg N.S., Zotova I.V., Sergeev A.S., et. al // High power terahertz-range planar gyrotrons with transverse energy extraction // Phys Rev Lett. 2012. Vol. 108. P. 105101. 24. Аржанников А.В., Гинзбург Н.С., Заславский В.Ю. и др. Генерация пространственно-когерентного излучения в мазере на свободных электронах с двумерной распределенной обратной связью // Письма в ЖЭТФ. 2008. Т. 87, вып. 11. С. 715. 25. Dem’yanenko M.A., Esaev D.G., Knyazev B.A., et al. Imaging with a 90 frames microbolometer focal plane array and high-power terahertz FEL // Appl. Phys. Lett. 2008. Vol. 92. P. 131116. 26. Neil G.R., Bohn C.L., Benson S.V., et al. Sustained kilowatt lasing in FEL with same-cell energy recovery // Phys. Rev. Lett. 2000. Vol. 84. P. 662. 27. Kazakevich G.M., Pavlov V.M., Jeong Y.U., et al. Magnetron-driven microtron injector of a terahertz FEL // Phys. Rev. ST-AB. 2009. Vol. 12. P. 040701. 28. Orzechowski T.J., Anderson B.R., Clark J.C., et al. High-efficiency extraction of microwave radiation from a tapered-wiggler FEL // Phys. Rev. Lett. 1986. Vol. 57. P. 17. 29. Elias L.R., Ramian G., Hu J. and Amir A. Observation of single-mode operation in a FEL // Phys. Rev. Lett. 1986. Vol. 57. P. 424. 30. Abramovich A., Canter M., Gover A., et al. High spectral coherence in long-pulse and continuous FEL // Phys. Rev. Lett. 1999. Vol. 82. P. 5257. 31. Konoplev I.V., Cross A.W., Phelps A.D.R., et. al. Experimental and theoretical studies of a coaxial free-electron maser based on two-dimensional distributed feedback // Phys. Rev. E. 2007. Vol. 76, No 5. P. 056406.  

Short text (in English):