Теоретично досліджено режим підсилення монохроматичного сигналу у гібридному планарному мазері на вільних електронах (МВЕ) за умов, близьких до магнітостатичного резонансу. Запропоновано теоретичну модель МВЕ, яка враховує потенційну та вихрову частину поля просторового заряду (ППЗ). Аналітично одрано траєкторії та нормальні частоти руху електрона в магнітостатичному полі накачки з таким ступенем точності, що дозволяє дослідити перекачування кінетичної енергії руху електрона з поздовжнього степеня вільності у поперечно-коливальні степені вільності в околі магнітостатичного резонансу. Аналітично одержано умову стохастизації руху електрона в полі накачки. Одержано дисперсійні рівняння МВЕ для ондуляторного та гібридного синхронізмів з урахуванням нормальних ондуляторної та циклотронної частот. Установлено, що в області регуляторних траєкторій лінійний коефіцієнт підсилення досягає максимального значення в околі магнітостатичного резонансу й у випадку ондуляторного синхронізму слабо залежить від амплітуди поля ондулятора та довжини підсилювальної хвилі, що дозволяє здійснювати перестройку за частотою. З'ясовано, що у випадку гібридного синхронізму максимум взаємодії досягається у максимумі градієнта хвилі, що практично дозволяє використовувати два електронних пучки для підвищення коефіцієнта корисної дії. Установлено, що вихрове ППЗ послаблює дефокусувальний вплив потенційного ППЗ на групування електронного пучка. З'ясовано, що ППЗ слабко впливає на ефективність підсилення, якщо параметри взаємодії електронного пучка з високочастотнии полем відповідають режиму роботи МВЕ поблизу магнітостатичного резонансу, але ППЗ сильно зменшує ефективність за режиму роботи вдалині від магнітостатичного резонансу.

  Скачати повний текст

Розроблено новий метод усереднених характеристик для розв'язання нелінійних коливально-хвильових задач та техніки його застосування у задачах релятивістської електродинаміки. Розроблено три схеми методу усереднених характеристик, які застосовуються для ієрархічного інтегрування диференціальних рівнянь з частинними похідними зі швидколивними багаточастотними правими частинами. З використанням розробленого методу побудовано нелінійну мультигармонічну самоузгоджену теорію ефекту двопотокової нестійкості, здійснено її числовий аналіз, а також розроблено теорію мультигармонічних двопотокових супергетеродинних лазерів на вільних частотах. Запропоновано їх використання як формувачів надпотужних фемтосекундних хвильових пакетів та підсилювачів сигналів зі складним мультигармонічним спектром.

  Скачати повний текст

Побудовано самоузгоджену мультигармонічну кубічно-нелінійну теорію плазмо-пучкового супергетеродинного лазера на вільних електронах як з доплертронною, так і Н-убітронною накачкою. Показано, що дані системи мають більші інкременти зростання, ніж еквівалентні двопотокові супергетеродинні лазери на вільних електронах. З'ясовано суттєву роль вищих гармонік пучкових хвиль, в тому числі на процеси насичення в даній системі. Визначено, що основні механізми насичення пов'язані з нелінійним зміщенням частоти та захопленням плазмовою хвилею електронів пучка. Доведено, що на базі супергетеродинних плазмо-пучкових лазерів на вільних електронах можна створювати джерела потужного електромагнітного випромінювання в міліметровому-субміліметровому діапазонах довжин хвиль.

  Скачати повний текст

Встановлено, що двопотоковому релятивістському електронному пучку можлива реалізація п'яти різних типів параметрично-резонансних взаємодій хвиль просторового заряду. Проведено аналіз інкрементів зростання хвиль, визначено умови, коли реалізуються мультигармонічні режими взаємодії. Побудовано кубічно-нелінійну теорію параметричних електронно-хвильових двопотокових лазерів на вільних електронах з Н-убітронною накачкою. Проведено аналіз інкрементів зростання, рівнів і механізмів насичення хвиль. Показано перспективність використання даних систем як високоефективних підсилювачів потужності мм-ІЧ діапазонів з високим рівнем монохроматичності.

  Скачати повний текст

Розроблено аналітичні моделі автофазної лампи біжучої хвилі з азимутально-несиметричним полем та некогерентного перетворювача частот з урахуванням впливу поля просторового заряду. За допомогою варіаційного методу здійснено оптимізацію автофазного механізму перетворення енергії з урахуванням поля об'ємного заряду. Запропоновано модель стійкості електронних згустків, захоплених комбінаційною хвилею у лазерах на вільних електронах з урахуванням розкиду електронних швидкостей і впливу неадіабатичної зміни полів. Одержано нові умови стійкості згустків. Запропоновано наближену двовимірну нелінійну модель автофазного лазера на вільних електронах (АЛВЕ), яка враховує всі нові умови стійкості. На базі цієї моделі оптимізовано співвідношення параметрів згустків електронів у АЛВЕ та розроблено методику розрахунку вихідних параметрів АЛВЕ, що дає змогу скоротити терміни його розробки на етапі ескізного моделювання.

  Скачати повний текст

Розроблено нові підходи щодо визначення статистичних характеристик динаміки багатофотонної (БФ) іонізації атомних систем (АС) у полі стохастичного лазерного випромінювання (ЛВ) й сталому електричному полі. Здійснено комп'ютерне моделювання ефектів спонтанного струсу та стохастичних, фотон-кореляційних, дифузійних і стабілізаційних. Розроблено новий підхід щодо моделювання стохастичної динаміки БФ електропоглинання. Вперше виявлено квантовий хаос і статистичне посилення зсувів, ширини БФ резонансів і кластеризацію сильно взаємодіючих резонансів у спектрах високо розташованих резонансів і БФ надпорогової іонізації. Розроблено та реалізовано числовим способом нові моделі стохастичної дифузії електрону за спектром шуканих резонансів АС у полі ЛВ у БФ режимі. Створено нову схему моделювання БФ стабілізаційної динаміки АС, що базується на теорії БФ інтерференційної стабілізації. Відзначено досить високий рівень універсальності запропонованих теоретичних підходів, які рекомендовано застосовувати для кількісного вивчення стохастичної динаміки різних систем, зокрема з метою визначення прояву хаотичних особливостей у процесі функціонування лазерних, нано-атомних систем і приладів.

  Скачати повний текст