Генерация мощных импульсов сверхизлучения в сверхразмерных электродинамических системах

В рамках проекта предполагается теоретическое и экспериментальное исследование генерации мощных ультракоротких электромагнитных импульсов диапазонов на основе эффектов сверхизлучения (СИ) протяженных электронных сгустков, движущихся в сверхразмерных регулярных и гофрированных волноводах. Целью проекта является развитие методов селекции, направленных на обеспечение пространственной когерентности излучения при генерации импульсов СИ в указанных условиях. При этом поперечная структура выходного излучения должна соответствовать либо единственной волноводной моде, либо совокупности мод с коррелированными фазами и заданными поперечными индексами. Для решения указанной проблемы применительно к черенковскому механизму СИ предлагается использовать двумерно-периодические брэгговские структуры, которые за счет формирования азимутальных волновых потоков обеспечивают синхронизацию излучения протяженного электронного сгустка цилиндрической геометрии с диаметром, значительно превосходящим длину волны. Для теоретического анализа электронно-волнового взаимодействия в указанных условиях планируется использование оригинального квазиоптического подхода, основанного на представлении поля вблизи двумерно-периодической гофрированной поверхности в виде суммы четырех парциальных квазиоптических волновых пучков, два из которых распространяются в положительном и отрицательном направления вдоль оси сверхразмерного волновода, а два других – по азимутальной координате. Основной экспериментальной задачей проекта является демонстрация на базе ускорителя РАДАН 303 эффективности использования двумерно-периодических структур при генерации импульсов СИ в 2х-4х миллиметровом диапазоне длин волн. Дополнительной задачей проекта является анализ возможности импульсной генерации в суб-ТГц и ТГц диапазонах на основе циклотронного механизма СИ при селективном возбуждении волноводных мод высокого порядка в режиме группового синхронизма.