О частотно-модовом преобразовании ультракоротких гигаваттных СВЧ-импульсов при циклотронном взаимодействии со встречным релятивистским электронным пучком
Пегель И.В., Тотьменинов Е.М., Конев В.Ю., Мутылин О.О.

Received: October 17, 2025

DOI: 10.7868/S3034641X26020022

PDF (3644.3K)

Представлено полностью электромагнитное PiC-моделирование, демонстрирующее трансформацию гигаваттных СВЧ-импульсов длительностью 1 нс трехсантиметрового диапазона длин волн, взаимодействующих со встречным электронным пучком в условиях циклотронного резонанса, из низших осесимметричных мод круглого волновода в высшие осесимметричные моды с умножением частоты колебаний вплоть до пятикратного. Пиковая мощность трансформированных импульсов сопоставима с пиковой мощностью исходного импульса. Оценено влияние фазового синхронизма и электронно-волновой связи на конкуренцию вторичных волн. В численной модели на основе PiC-метода и уравнений возбуждения волноводных мод отслежена динамика импульсов первичной и вторичной волн в режиме с удвоением частоты. Определено влияние объемного заряда электронного пучка. Частотно-модовая трансформация объяснена конкуренцией диссипативного солитона вторичной волны с солитоном самоиндуцированной прозрачности первичной волны. Ключевые слова}: релятивистский электронный пучок, ультракороткий СВЧ-импульс, циклотронный резонанс, умножение частоты, конкуренция мод, солитон, объемный заряд, численное моделирование