Умножение частоты в релятивистских гиротронах как способ генерации мощного терагерцового импульсного излучения (промежуточный, этап 2)

В отчете представлены результаты исследований по Заданию № Н-241-2_2023-2025 по теме: «Умножение частоты в релятивистских гиротронах как способ генерации мощного терагерцового импульсного излучения» в рамках проекта, выполняемого отдельной научной группой по гранту Российского научного фонда № 23-12-00161. За отчетный период продолжено комплексное теоретическое и экспериментальное исследование мощных источников излучения миллиметрового диапазона на основе эффекта умножения частоты в релятивистских гиротронах. Экспериментально зарегистрированы формы импульсов и спектров излучения на пятой циклотронной гармонике в диапазоне 127 ГГц в релятивистском гиротроне, работающем на основной циклотронной гармонике в диапазоне 25.5 ГГц. Выполненные оценки позволяют сделать вывод, что уровень мощности на пятой гармонике составлял величину около 1% относительно уровня мощности на основной гармонике. Экспериментально реализованы фильтры, предназначенные для выделения излучения на высоких циклотронных гармониках в дипазоне 90-110 ГГц на фоне мощного излучения на основной гармонике в диапазоне 30-35 ГГц. Выполненные электродинамические измерения продемонстрировали величину разделения между излучением разных диапазонов не менее 47 дБ. В рамках задачи создания мощного гиротрона коротковолновой части миллиметрового диапазона длин волн проведены испытания макета электронно-оптической системы в импульсом магнитном поле величиной до 6 Тл. Для продвижения в более высокочастотные диапазоны выполнена разработка электронно-оптической системы для формирования сильноточного винтового электронного пучка гиротрона диапазона 0.3 ТГц. Магнитное поле в предложенной системе формируется набором из трех соленоидов в сочетании с катушкой кикера. Расчеты на основе упрощенных моделей и в рамках прямого численного моделирования методом крупных частиц показывают возможность формирования в такой системе винтового электронного потока со средним питч-фактором около 1.0.