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


Cite this article as:

Bakunin V. L., Denisov G. G., Zavolskij N. A., Moiseev M. A. Zones of stable single-mode generation in overmoded gyrotrons. Izvestiya VUZ. Applied Nonlinear Dynamics, 2012, vol. 20, iss. 6, pp. 67-81. DOI: https://doi.org/10.18500/0869-6632-2012-20-6-67-81

Language: 
Russian

Zones of stable single-mode generation in overmoded gyrotrons

Abstract: 

During numerical simulations of the model of gyrotron with ?xed ?eld-structure, zones of stable single-mode generation of the work mode are analyzed on the plane of parameters «magnetic ?eld – beam current». It is shown that area and sizes of the zones are strongly dependent on the spectral density of eigen-frequencies of the resonator and on number of considered parasit modes. With increase of spectral density the point of highest attainable e?ciency of stable single-mode generation shifts to the region of lower currents and simultaneously this value of e?ciency decreases. In the region of higher currents stable single-mode generation exists in soft self-excitation regime of the work mode, while in the region of hard self-excitation of the work mode multimode generation with power of parasit modes much less than power of the work mode arises.

DOI: 
10.18500/0869-6632-2012-20-6-67-81
References: 

1. Litvak А.G., Denisov G.G., Myasnikov V.E., Tai E.M., Azizov E.A., Ilin V.I. Development in russia of megawatt power gyrotrons // J. Infrared Milli Teraherz Waves. 2011. Vol. 332. P. 337. 2. Аликаев В.В., Денисов Г.Г., Запевалов В.Е., Курбатов В.И., Литвак А.Г., Мясников В.Е., Тай Е.М. Гиротроны для УТС // Вакуумная СВЧ электроника: Сборник обзоров. Нижний Новгород: ИПФ РАН, 2002. С. 71. 3. Методы нелинейной динамики и теории хаоса в задачах электроники сверхвысоких частот. Т.1. Стационарные процессы // Под редакцией А.А. Кураева, Д.И. Трубецкова. М.: Физматлит, 2009. 4. Thumm M. State-of-the-art of high power gyro-devices and free electron masers. Karlsruhe: KIT, 2010. 5. Nusinovich G.S. Mode interaction in gyrotrons // Int. J. Electronics. 1981. Vol. 51, № 4. P. 457. 6. Петелин М.И. Электронная селекция мод в гиротроне // Гиротрон. Сборник научных трудов. Горький: ИПФ АН СССР, 1981. С. 77. 7. Nusinovich G.S. Introduction To The Physics of Gyrotrons // The Johns Hopkins University Press, Baltimore, 2004. 8. Ginzburg N.S., Nusinovich G.S., Zavolsky N.A. Theory of non-stationary processes in gyrotrons with low Q resonators // Int. J. Electronics. 1986. Vol. 61, № 6. P. 881. 9. Завольский Н.А., Нусинович Г.С. Нестационарные процессы в гиротроне с нефиксированной структурой ВЧ поля // Радиотехника и электроника. 1991. Т. 36, № 1. С. 135. 10. Завольский Н.А., Нусинович Г.С., Павельев А.Б. Устойчивость одномодовых колебаний и нестационарные процессы в гиротронах со сверхразмерными низкодобротными резонаторами // Гиротрон. Сборник научных трудов. Горький. ИПФ АН СССР. 1989. С.84. 11. Моисеев М.А., Нусинович Г.С. К теории многомодовой генерации в гиромонотроне // Изв. вузов. Радиофизика.1974. Т. XVII, № 11. С. 1711. 12. Бляхман Л.Г., Нусинович Г.С. Динамика многомодовых электронных мазеров // Радиотехника и электроника. 1982, № 5. 13. Запевалов В.Е., Нусинович Г.С. К теории амплитудно-фазового взаимодействия мод в электронных мазерах // Изв. вузов. Радиофизика. 1989. Т. 32, № 3. С. 347. 14. Власов С.Н., Загрядская Л.И., Петелин М.И. Резонаторы и волноводы с модами шепчущей галереи для мазеров на циклотронном резонансе // Изв. вузов. Радиофизика. 1973. Т. 16, № 11. C. 1743. 15. Dumbrajs O., Glyavin M.Yu., Zapevalov V.E., Zavolsky N.A. In?uence of re?ections on mode competition in gyrotrons // IEEE Transactions on Plasma Science. 2000. Vol. 28. P. 588. 16. Cai S.Y., Antonsen T.M., Saraph G.Jr., Levush B. // Int. J. Electron. 1992. Vol. 72, № 5–6. P. 759. 17. Нусинович Г.С., Эрм Р.Э. КПД МЦР-монотрона с гауссовым продольным распределением высокочастотного поля // Электронная техника. Серия 1. Электроника СВЧ. 1972, № 8. С. 55. 18. Глявин М.Ю., Нусинович Г.С. Устойчивость одномодовых автоколебаний в гиротроне с синхронным взаимодействием мод // Радиотехника и электроника, 1991. 19. Dumbrajs O., Anderer J., Illy S., Piosczyk B., Thumm M., Zavolsky N.A. Multifrequency operation of a gyrotron // IEEE Transactions on Plasma Science. 1999. Vol. 27, № 2. 20. Carmel Y., Chu K.R., Read M.E., Klim K.J., Ar?n B., Dialetis D., Fli?et A. Mode competition, suppression, and e?ciency enhancement in overmoded gyrotron oscillators // Int. J. Infrared and MM Waves. 1982. Vol. 3. P. 645. 21. Кураев А.А., Ковалев И.С., Колосов С.В. Численные методы оптимизации в задачах электроники СВЧ. Минск: Наука и техника, 1975. 22. Нусинович Г.С. Способы подачи напряжений на импульсный гиромонотрон, обеспечивающие высокий КПД в режиме одномодовой генерации // Электронная техника. Серия 1. Электроника СВЧ. 1974. № 3. С. 44. 23. Levush B., Antonsen T.M. Mode competition and control in high-power gyrotron oscillators // IEEE Transactions on Plasma Science. 1990. Vol. 18, № 3. P. 260. 24. Grudiev A., Raguin J.-Y., Schunemann K. Numerical study of mode competition in coaxial cavity gyrotrons with corrugated insert // Int. J. of Infrared and Millimeter Waves. 2003. Vol. 24, No. 2. P. 173. 25. Bogomolov Ya.L., Bratman V.L., Ginzburg N.S., Petelin M.I., Yunakovsky A.D. Nonstationary generation in free electron lasers // Optics Communications. 1981. Vol. 36, № 3. P. 209. 26. Ginzburg N.S., Petelin M.I., Sergeev A.S. On the mechanism of self-modulatin onset in free electron lasers // Optics Communications. 1985. Vol. 55, № 4. P. 283.  

Short text (in English):
(downloads: 10)
Full text:
(downloads: 2)