ЭФФЕКТ ОНДУЛЯТОРНОГО СВЕРХИЗЛУЧЕНИЯ И ВОЗМОЖНОСТЬ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ МУЛЬТИМЕГАВАТТНЫХ ИМПУЛЬСОВ ТЕРАГЕРЦЕВОГО ДИАПАЗОНА
Гинзбург Н.С., Голованов А.А., Зотова И.В., Малкин А.М., Тараканов В.П.

Поступила в редакцию: 22 Апреля 2014

DOI: 10.7868/S004445101410006X

DJVU (185.6K)

PDF (642.4K)

Показана возможность генерации мультимегаваттных импульсов терагерцевого диапазона на основе сверхизлучения пикосекундных электронных сгустков, движущихся в периодическом магнитном (ондуляторном) поле. Теоретическое исследование процессов сверхизлучения основано как на методе усредненной пондеромоторной силы, так и на прямом численном PIC(particle in cell)-моделировании. Анализ проводится в сопровождающей электроны системе отсчета K' с последующим пересчетом характеристик излучения в лабораторную систему с помощью преобразований Лоренца. В рамках усредненного подхода электронный сгусток представляется как ансамбль макроэлектронов, взаимодействующих между собой посредством полей излучения и кулоновских сил. Эффект сверхизлучения включает группировку частиц и последующее когерентное излучение единичного импульса большой интенсивности со всего объема электронного сгустка, длина которого существенно превосходит длину волны. Для более детального анализа, включающего учет поперечной неоднородности ондуляторного поля, релятивистский характер движения электронов в этом поле и т. д., проведено PIC-моделирование указанного процесса на основе кода KARAT. Продемонстрирована возможность значительного упрощения процедуры вычислений при переходе в сопровождающую систему отсчета вследствие соразмерности всех пространственных масштабов, включая длину волны излучения, длину сгустка и длину цуга волны накачки, в которую трансформируется поле ондулятора.