Мазеры на свободных электронах (МСЭ) с одномерной и двумерной распределенной обратной связью

МСЭ – приборы, в которых используется большое доплеровское преобразование частоты излучения колеблющихся и быстро перемещающихся релятивистских частиц. В ИПФ была разработана общая теория МСЭ и предложено несколько их оригинальных разновидностей (В. Л. Братман, Н. С. Гинзбург, Г. Г. Денисов, М. И. Петелин). Традиционными электродинамическими системами МСЭ стали предложенные Н. Ф. Ковалевым и М. И. Петелиным брэгговские резонаторы в виде отрезков слабогофрированных полых волноводов, обеспечивающих распределенную обратную связь (РОС), использование которых позволило создать одночастотные убитроны и МЦАР миллиметрового диапазона с поперечными размерами пространства взаимодействия в одну-две длины излучаемой волны.

Значительным достижением в этом классе приборов является разработанный совместно ИПФ и ОИЯИ (Дубна) МСЭ с частотой излучения 30 ГГц. Достигнутый рекордный набор параметров излучения (мощность, длительность импульсов, стабильность одномодового режима) позволил использовать этот генератор в ряде физических и инженерных приложений, в частности для тестирования высокоградиентных ускоряющих структур суперколлайдеров. Для дальнейшего увеличения мощности когерентного излучения МСЭ за счет увеличения сверхразмерности пространства взаимодействия и полного тока электронных пучков было предложено использовать двумерную РОС на основе брэгговских резонаторов планарной и коаксиальной геометрии с двоякопериодической гофрировкой поверхности (Н. С. Гинзбург, Н. Ю. Песков, А. С. Сергеев). Согласно расчетам на этом пути можно обеспечить генерацию пространственно-когерентного излучения при поперечных размерах ленточных и трубчатых пучков до 102–103 длин волн; этот метод представляется универсальным для получения когерентного излучения от пространственно-развитых классических и квантовых активных сред.