Формирование солитонных гребенок активными и пассивными электронными пучками и создание на этой основе мощных широкополосных источников микроволнового излучения (промежуточный)

На этапе 2023 г проведены теоретические и экспериментальные исследования, направленные на анализ возможности формирования солитонов и солитонных гребенок в процессах электронно-волнового взаимодействия с целью разработки на этой основе источников ультракоротких импульсов (УКИ) миллиметрового диапазона. В том числе: проведено моделирование перспективных для практической реализации генераторов УКИ с пассивной синхронизаций мод на основе разрабатываемых в ИПФ РАН винтовых гиро-ЛБВ диапазонов 90 и 260 ГГц. В качестве нелинейных элементов рассмотрены циклотронно-резонансный и компфнеровский поглотители. Выполнена плановая модификация экспериментальной установки 38-ГГц генератора УКИ с пассивной синхронизацией мод, направленная на улучшение выходных характеристик. В том числе, разработана квазиоптическая схема управляемого ввода внешнего сигнала для обеспечения жесткого возбуждения УКИ с существенным обогащением спектра излучения типа «частотная гребенка». Экспериментально получена генерация гребенок диссипативных солитонов в диапазоне 35 ГГц в схеме «винтовая гиро-ЛОВ – циклотронный поглотитель». В соответствии с теоретическим анализом, наблюдались последовательности наносекундных импульсов с пиковой мощностью 100-120 кВт киловатт и скважностью ~4. Найденный режим открывает возможность управления спектральными характеристиками генератора УКИ за счет переключения направления магнитного поля в активном элементе. Исследована возможность повышения пиковой мощности наносекундных суб-гигаваттных импульсов черенковского сверхизлучения (СИ) на основе эффекта самосжатия в процессе формирования солитонов самоиндуцированной прозрачности (СИП-солитонов) при циклотронном резонансном взаимодействии с прямолинейным (пассивным) электронным пучком. Для повышения эффективности самосжатия предложено использовать двухстадийную схему, каждая секция которой оптимизирована с учетом параметров поступающих сигналов. Обнаружен новый механизм модуляционной неустойчивости стационарных сигналов в электронных пучках, формирующих среду с реактивной нелинейностью. Данный эффект является аналогом формирования солитонных гребенок в микрорезонаторах с керровской нелинейностью, накачиваемых лазерным излучением.