Эффекты канализации и сверхизлучения в активных электронных волноводах и резонаторах

• Автор: Зотова, Ирина Валерьевна
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 158 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. КАНАЛИЗАЦИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ ЛЕНТОЧНЫМИ
ПОТОКАМИ РЕЛЯТИВИСТСКИХ ЭЛЕКТРОНОВ В ОДНОРОДНЫХ СРЕДАХ
1.1 Индуцированное излучение ленточных РЭП в однородной изотропной диэлектрической среде
1.1.1 Дисперсионное уравнение. Собственные моды поперечноограниченного электронного потока
в диэлектрической среде
1.1.2 Параболическое уравнение. Линейная стадия процесса усиления в полубезграничной в продольном
направлении системе
1.1.3 Нелинейная стадия взаимодействия
Приложение I. Получение интеграла уравнения возбуждения
Приложение II. Получение интегрального представления излучаемого поля в режиме больших расстроек А »1
1.2, Возбуждение ленгмюровских волн ленточным релятивистским электронным пучком в однородной замагниченной холодной плазме
1.2.1 Линейная стадия плазменно-пучкового взаимодействия
1.2.2 Нелинейная стадия плазменно-пучкового взаимодействия.
Приближение малого изменения энергии
1.2.3 Определение максимальной эффективности энергообмена на основе ультрарелятивистских уравнений движения частиц
1.3 Нелинейная теория канализации излучения ленточным потоком
циклотронных осцилляторов
1.3.1 Модель и основные уравнения
1.3.2 Винтовой электронный пучок в среде (плазме) с показателем преломления п<1
1.3.3 Винтовой электронный пучок в вакууме (п=1)
1.3.4 Прямолинейный электронный пучок в среде с показателем преломления п>1
ГЛАВА 2. ЦИКЛОТРОННОЕ СВЕРХИЗЛУЧЕНИЕ ДВИЖУЩЕГОСЯ ЭЛЕКТРОННОГО СГУСТКА В УСЛОВИЯХ ГРУППОВОГО СИНХРОНИЗМА
2 Л Теория циклотронного сверхизлучения в режиме группового синхронизма
2.1.1 Циклотронное сверхизлучение в сопровождающей системе отсчета
а) Основные уравнения
б) Линейная стадия циклотронного сверхизлучения. Собственные моды активного резонатора
в) Нелинейная стадия циклотронного сверхизлучения
г) Учет влияния пространственного заряда
2.1.2 Циклотронное сверхизлучение в лабораторной
системе отсчета
2.2 Экспериментальное наблюдение эффекта циклотронного сверхизлучения
2.3 Численное моделирование процесса циклотронного СИ
на основе кода КАРАТ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ.
Как известно, восприимчивость неравновесных электронных ансамблей имеет как активную, так и реактивную составляющую [1-2]. Поэтому при локализации в свободном пространстве или в однородной среде такие ансамбли могут не только усиливать электромагнитное излучение, но и образовывать открытые активные волноводы и резонаторы, формирующие пространственно-временную структуру излучения. Индуцированное излучение электронных ансамблей в таких условиях обладает определенной спецификой, исследованию которой в последнее время уделяется большое внимание (см. обзоры [3-10]). Интерес к подобным явлениям обусловлен, прежде всего, реализующимися в указанных системах эффектами канализации и сверхизлучения.
Эффекты канализации имеют место при распространении излучения вдоль поперечно-ограниченных электронных потоков цилиндрической или ленточной геометрии. В основе канализации излучения лежит эффект полного внутреннего отражения от границы раздела электронный пучок -вакуум (однородная среда), подобно тому как это имеет место при распространении излучения вдоль диэлектрической пластины [11,12]. При этом за канализацию излучения ответственна реактивная компонента диэлектрической проницаемости электронного пучка, которая должна быть больше диэлектрической проницаемости окружающей среды. Важно подчеркнуть, что речь идет о резонансном (синхронном) взаимодействии излучения с электронным потоком. В этой связи эффективная диэлектрическая восприимчивость электронного пучка по модулю может
существенно превышать значение |у| - (4л)”1 со2/со2 , получаемое, если
пучок рассматривать как равновесную плазму соответствующей концентрации [5]. По этой причине эффекты канализации излучения могут
Рис. 1.3 Поперечное (вдоль координаты X = кпхХ2Л ) распределение амплитуды продольного электрического ПОЛЯ ДЛЯ симметричных Бгг, и антисимметричных Ат мод в случае широкого электронного потока; В