Умножение частоты в релятивистских гиротронах как способ генерации мощного терагерцового импульсного излучения (промежуточный, этап 1)

Отчет 21 с., 5 рис. ИНТЕНСИВНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ТЕРАГЕРЦОВОГО ДИАПАЗОНА, ИМПУЛЬСНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ, ВАКУУМНЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ Выполнен комплекс исследований, направленных на разработку источников мощного импульсного излучения миллиметрового диапазона на основе эффекта умножения частоты в сильноточных релятивистских гиротронах. Эксперименты с гиротроном диапазона 35 ГГц продемонстрировали справедливость исходных предположений о достаточно высоком уровне излучения на гармониках гирочастоты. В частности, оценки показали, что на третьей циклотронной гармонике в диапазоне 105 ГГц уровень мощности составляет величину порядка 0.1% от мощности на основной гармонике, что на несколько порядков превышает аналогичный уровень в гиротронах со слаборелятивистскими электронными пучками. Расчеты показывают, что на третьей гармонике максимальный уровень мощности может достигать величины 1%, а на пятой и шестой гармониках – 0.1-0.3% от уровня мощности на первой гармонике. Для продвижения в терагерцовый диапазон частот выполнена разработка электронно-оптической системы (ЭОС) для формирования сильноточного винтового электронного пучка гиротрона диапазона 90-100 ГГц. Изготовлен макет электронно-оптической системы для измерения характеристик пучка. Согласно расчетам на основе предложенной ЭОС может быть создан гиротрон с рабочей частотой 90-100 ГГц с выходной мощностью 180-200 МВт. Одной из существенных проблем в предлагаемой схеме генерации мощного импульсного излучения является необходимость разделения мощного излучения на основного циклотронной гармонике и излучения на более высоких гармониках. Предложено решение данной задачи, заключающееся в установке на выходе гиротрона фильтра высоких частот, обеспечивающего практически полное отражение низкочастотного излучения и достаточно высоких коэффициент прохождения высокочастотного излучения.