Для цитирования:
Титов А. В. Двухпотоковая неустойчивость – волновые линейные и нелинейные явления на сверхвысоких частотах // Известия вузов. ПНД. 2016. Т. 24, вып. 2. С. 41-63. DOI: 10.18500/0869-6632-2016-24-2-41-63
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.
- 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.
- 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.
- Bishofberger K., Carlsten B., Faehl R. // Proceedings of LINAC08, Victoria, BC, Canada, 1D-FELs, 504-505.
- Svimonishvili T., Bishofberger K., Faehl R.J., Carlsten B.E. // Abstracts IEEE International Conference on Plasma Science. 2010. P. 1.
- Mohammadi S., Jazayeri M. Parallel PIC simulation for two stream instability // Iranian Journal of Physics Research. 2010. Vol. 10, No 3.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Wang G., Litvinenko V.N., Jing Y. Broad-band amplifier based on two-stream instability // Proceedings of FEL 2013. New York, NY, USA.
- Umeda T. Study on Nonlinear Processes of Electron Beam Instabilities via Computer Simulations. Ph.D. Thesis, Kyoto University, 2004.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 1934 просмотра