Registration Number
0825U003553, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
28-08-2025
popup.evolution
o
Title
Influence of the generated pump electric field and electric support field on the amplification properties of a superheterodyne parametric free-electron laser
Author
Stanislav Ilin,
popup.head Oleksandr Lysenko
popup.opponent Oleksandr Ponomarev
popup.opponent Ievgen Odarenko
popup.review Larysa Odnodvorets
popup.review Oleksandr Dobrozhan
popup.rada
Sumy State University
Description
У дисертаційній роботі побудовано теоретичну схему опису процесів підсилення когерентних електромагнітних хвиль терагерцового діапазону у супергетеродинних параметричних лазерах на вільних електронах (ЛВЕ) Н убітронного типу з урахуванням ефекту генерації електричного поля накачки та впливу квазістаціонарного електричного поля підпору.
Як базовий математичний апарат використано ієрархічний асимптотичний підхід до теорії коливань та хвиль, зокрема, метод усереднених характеристик. Динаміка хвиль в супергетеродинному параметричному ЛВЕ описується з урахуванням кубічних нелінійних складових за допомогою квазігідродинамічного рівняння, рівняння неперервності та рівнянь Максвелла. Застосовувалися стандартні числові та чисельно-аналітичні методи, включаючи метод амплітуд, що повільно змінюються.
Під час виконання дисертаційної роботи вперше було теоретично обґрунтовано та кількісно оцінено ефект генерації електричного поля накачки релятивістським електронним пучком. Встановлено, що амплітуда цього поля може досягати 30% від амплітуди зовнішнього поля, що призводить до збільшення інкремента зростання електромагнітної хвилі сигналу на ~20% та дозволяє зменшити поздовжні розміри пристрою на 18%.
Для вирішення проблеми насичення, пов’язаної з гальмуванням електронного пучка, було запропоновано та досліджено механізм додаткового підсилення за допомогою електричного поля підпору. Визначено оптимальну квазілінійну форму цього поля та його параметри, що дозволяє суттєво (на 70%–130%) підвищити рівень насичення хвиль. Показано, що застосування електричного поля підпору не лише компенсує втрати енергії пучка, але й значно (майже вчетверо) посилює генероване електричне поле накачки. Це призводить до підвищення рівня насичення вихідного електромагнітного сигналу на 134% у порівнянні з традиційними схемами ЛВЕ. Продемонстровано, що використання електричного поля підпору дозволяє зменшити необхідну напруженість основного поля ондулятора в ~2,7 рази для досягнення аналогічних рівнів підсилення.
Результати, які отримані в дисертаційній роботі, мають важливе значення для розробки нових, більш компактних та ефективних джерел когерентного терагерцового випромінювання на базі супергетеродинних параметричних ЛВЕ, що є актуальним для численних наукових та технологічних застосувань.
Registration Date
2025-08-25
popup.nrat_date
2025-08-25 / 2026-07-02
