Плазменно-пучковый супергетеродинный лазер на свободных электронах с Н-убитронной накачкой с неосевой инжекцией электронного пучка

Abstract

Построена кубически-нелинейная теория плазменно-пучкового супергетеродинного лазера на свободных электронах (ППСЛСЭ) с Н-убитронной накачкой при неосевом влете электронного пучка, в котором происходит параметрическирезонансное взаимодействие волны пространственного заряда с циклотронной волной. Определены уровни насыщения волны сигнала. Выяснено, что наибольший уровень насыщения сигнала среди всех возможных режимов работы ППСЛСЭ с Н-убитронной накачкой реализуется для устройства, которое использует медленную циклотронную волну. Определен угол влета пучка, при котором коэффициент усиления электромагнитного сигнала является максимальным. Продемонстрировано, что ППСЛСЭ, использующие медленные циклотронные волны, способны создавать мощное когерентное электромагнитное излучение в миллиметровом диапазоне длин волн.

Побудовано кубічно-нелінійну теорію плазмово-пучкового супергетеродинного лазера на вільних електронах (ППСЛВЕ) з Н-убітронною накачкою з неосьовою інжекцією електронного пучка, в якому реалізується параметрично-резонансна взаємодія хвилі просторового заряду з циклотронною хвилею. Визначено рівні насичення хвилі сигналу. З’ясовано, що найбільший рівень насичення серед усіх можливих режимів роботи ППСЛВЕ з Н-убітронною накачкою реалізується для приладу, який використовує повільну циклотронну хвилю. Знайдено кут влітання пучка, при якому коефіцієнт підсилення електромагнітного сигналу є максимальним. Продемонстровано, що ППСЛВЕ, які використовують повільні циклотронні хвилі, здатні створювати потужне когерентне електромагнітне випромінювання у міліметровому діапазоні довжин хвиль

A cubic-nonlinear theory of a plasma-beam superheterodyne free electron laser (PBSFEL) with H-ubitron pump and non-axial injection of electron beam has been constructed. In the investigated system the parametric resonance interaction between a space-charge wave and cyclotron wave is realized. The signal wave saturation levels have been determined. It has been found that the mode using a slow cyclotron wave has the highest saturation level among all possible operation modes of the PBSFEL with H-ubitron pump. The injection angle of the beam at which the electromagnetic signal gain is maximal has been determined. It has been shown that PBSFELs using slow cyclotron waves are able to create a powerful coherent electromagnetic radiation in the millimeter wavelength range.