Формирование пространственно-когерентной структуры поля в мазерах на свободных электронах с двумерной распределенной обратной связью

Исследована нелинейная динамика мазеров на свободных электронах (МСЭ) планарной геометрии с двумерной распределенной обратной связью (РОС). В отличие от предшествующих работ структура поля по всем трем пространственным координатам предполагается нефиксированной, включая координату, направленную по нормали к поверхностям пластин, формирующих двумерный брэгговский резонатор. Найдены условия на допустимую степень сверхразмерности (отношения зазора между образующими резонатор пластинами к длине волны), при которой режим стационарной генерации сохраняет устойчивость при изменении параметров электронного пучка. Показано, что при большой величине зазора изменения расстройки синхронизма должны приводить к перескокам частоты генерации, которые соответствуют возбуждению связок мод, отличающихся соответствующим поперечным индексом парциальных волн. Приведены результаты PIC (particle in cell) моделирования макета МСЭ с двумерной РОС, реализованного на ускорителе ЭЛМИ (ИЯФ СО РАН), которые подтверждают возможность получения узкополосного пространственно-когерентного излучения при параметрах электронного потока и электродинамической системы, соответствующих экспериментальным значениям. Показаны также преимущества использования в МСЭ двумерных брэгговских структур по сравнению с традиционными одномерными.