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


Cite this article as:

Sytova S. N. Models of volume free electron lasers. Izvestiya VUZ. Applied Nonlinear Dynamics, 2012, vol. 20, iss. 6, pp. 124-135. DOI: https://doi.org/10.18500/0869-6632-2012-20-6-124-135

Language: 
Russian

Models of volume free electron lasers

Autors: 
Sytova Svetlana Nikolaevna, Research Institute for Nuclear Problems of Belarusian State University
Abstract: 

Several mathematical models of volume free electron lasers are described with the aim of investigation of their nonlinear dynamics. This review includes models of beams of charged particles moving through spatially­periodic systems (photonic crystals). In simulation of volume free electron lasers on the base of photonic crystals made from metallic threads or foils working in the microwave range it was shown the necessity of taking into account dispersion of electromagnetic waves on resonator threads.

DOI: 
10.18500/0869-6632-2012-20-6-124-135
References: 

1. Baryshevsky V.G., Feranchuk I.D. Parametric beam instability of relativistic charged particles in a crystal // Phys. Lett. A. 1984. Vol. 102. P. 141. 2. Барышевский В.Г. Поверхностное параметрическое излучение релятивистских частиц // Доклады АН СССР. 1988. Т. 299. С. 1363. 3. Baryshevsky V.G., Batrakov K.G., Dubovskaya I.Ya. Parametric (quasi-Cherenkov) X-ray free electron laser // J. Phys. D. 1991. Vol. 24. P. 1250. 4. Baryshevsky V.G., Batrakov K.G., Dubovskaya I.Ya. Formation of distributed feed-back in an FEL under multiwave diffraction//Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. 1995. Vol. A358. P. 493. 5. Baryshevsky V.G., Batrakov K.G., Dubovskaya I.Ya., Sytova S.N. Visible surface quasi-Cherenkov FEL. // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. 1995. Vol. A358. P. 508. 6. Baryshevsky V.G., Gurinovich A.A. Spontaneous and induced parametric and Smith-Purcell radiation from electrons moving in a photonic crystal built from the metallic threads // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. 2006. Vol. B252. P. 92. 7. Baryshevsky V., Gurinovich A., Gurnevich E., Lobko A. Generation of medical X-ray and THz beams of radiation using table-top accelerators // Nuovo Cimento C. 2011. Vol. 34(4). P. 199. 8. Baryshevsky V. Spontaneous and induced radiation by relativistic particles in natural and photonic crystals. Crystal X-ray lasers and volume free electron lasers (VFEL) //LANL eprint arXiv:physics/1101.0783v1[physics.acc-ph]. 199 p. 9. Baryshevsky V.G., Batrakov K.G. Gurinovich A.A. et al. First lasing of a volume FEL (VFEL) at a length range ? ? 4-6 mm // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. 2002. Vol. A483. P. 21. 10. Baryshevsky V.G., Batrakov K.G., Evdokimov V.A. et al. Experimental observation of radiation frequency tuning in «OLSE-10» prototype of volume free electron laser // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. 2006. Vol. B252. P. 86. 11. Baryshevsky V.G., Belous N. A., Gurinovich A.A. et al. Experimental studies of Volume FELs with a photonic crystal // IEEE Conf. Publications. Proc. 35th Int. Conf. on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. IRMMWTHz 2010. September 5-9, 2010, Rome, Italy. 2 p. 12. Baryshevsky V.G., Belous N.A., Gurinovich A.A. et al. Experimental studies of volume FELs with a photonic crystal made of foils // Proc. 32 Int. Conf. FEL2010. 23-27 August 2010, Malmo, Sweden. THPB18. P.632.  ? 13. Абрашин В.Н., Грубич А.О., Сытова С.Н. Нелинейная стадия развития черенковской неустойчивости релятивистского электронного пучка // Математическое моделирование. 1991. Т.3, N 8. С.21. 14. Сытова С.Н. Численный метод решения гиперболической системы с особенностями // Дифференциальные уравнения. 1996. T. 32. C. 986. 15. Сытова С.Н. Разностные методы в задачах моделирования объемных лазеров на свободных электронах // Дифференциальные уравнения. 2001. Т. 37. С. 976. 16. Батраков К.Г., Сытова С.Н. Моделирование объемных лазеров на свободных электронах // ЖВМ и МФ. 2005. Т. 45. С. 690. 17. Batrakov K.G., Sytova S.N. Nonlinear analysis of quasi-Cherenkov electron beam instability in VFEL (Volume Free Electron Laser)// Nonlinear Phenomena in Complex Systems. 2005. Vol. 8. P. 42. 18. Batrakov K.G., Sytova S.N. Dynamics of electron beam instabilities under conditions of multiwave distributed feedback // Nonlinear Phenomena in Complex Systems. 2005. Vol. 8. P. 359. 19. Batrakov K., Sytova S. Mathematical modeling of multiwave Volume Free Electron Laser: basic principles and numerical experiments // Mathematical modelling and analysis. 2006. Vol. 11. P. 13. 20. Sytova S. Some aspects of chaotic lasing in volume free electron lasers // Nonlinear Phenomena in Complex Systems. 2009. Vol. 12. P. 37-45. 21. Сытова С.Н. Хаос в объемных лазерах на свободных электронах // Известия вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2011. T. 19. C.93. 22. Benford J., Swegle J.A., Schamiloglu E. High power microwaves, second edition. Taylor & Francis, New York, London. 2007. 23. Roberson C.W., Sprangle P. A Review of Free-Electron Laser // Phys. Fluids B. 1989. Vol. 1. P. 3 24. Маршалл Т. Лазеры на свободных электронах. М.: Мир, 1987. 25. Трубецков Д.И., Храмов А.Е. Лекции по СВЧ электронике для физиков. Т. 1. М.: Физматлит, 2003. 26. Бугаев С.П., Канавец В.И., Кошелев В.И., Черепенин В.А. Релятивистские многоволновые СВЧ генераторы. Новосибирск: Наука, 1991. 27. Вайнштейн Л.А., Солнцев В.А. Лекции по сверхвысокочастотной электронике. М.: Сов. Радио, 1973. 28. Силин Р.А. Периодические волноводы. М.: Фазис, 2002.29. Biedron S.G., Chae Y.C., Dejus R.J. et al. Multidimentional free-electron laser simulation codes: A comparison study // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. 2000. Vol. A445. P. 110. 30. Reiche S. Computation of FEL processes // Proc. 2003 Particle Accelerator Conf. 2003. P.203. 31. Анфиногентов В.Г., Трубецков Д.И. Хаотические колебания в гидродинамической модели диода Пирса // Радиотехника и электроника. 1992. Т. 37. С. 2251. 32. Кузнецов С.П., Трубецков Д.И. Нестационарные нелинейные явления при взаимодействии электронного потока, движущегося в скрещенных полях, с обратной электромагнитной волной // Известия вузов. Радиофизика. 1977. Т. 20, No 2. С.300 33. Гинзбург Н.С., Кузнецов С.П., Федосеева Т.Н. Теория переходных процессов в релятивистской ЛОВ // Известия вузов. Радиофизика. 1978. Т. 21. С.1037. 34. Afanasenko V.P., Baryshevsky V.G., Gradovsky O.T. et al. Detection of parametric X-ray radiation of a GaAs monocrystal // Phys. Lett. 1989. Vol. A141. P. 311. 35. Афанасенко В.П., Барышевский В.Г., Гациха С.В. и др. Обнаружение аномалии в угловом распределении параметрического рентгеновксого излучения // Письма в ЖЭТФ. 1990. Т. 51. С.213. 36. Пинскер З.Г. Рентгеновская кристаллооптика. М.: Наука, 1982.  

Short text (in English):