ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2023. №11
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.11.23
УДК: 537.86
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ СТАБИЛИЗАЦИИ ЧАСТОТЫ ДВУХ ГИРОТРОНОВ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ОТРАЖЕНИЯ ОТ ВНЕШНЕГО ВЫСОКОДОБРОТНОГО РЕЗОНАТОРА
Ю.В. Новожилова, А.А. Богдашов, М.Ю. Глявин, Г.Г. Денисов,
А.П. Фокин, А.В. Назаровский, Р.М. Розенталь
ФИЦ Институт прикладной физики им. А.В.Гапонова-Грехова РАН
603950, Нижний Новгород, ул. Ульянова, 46
Статья поступила в редакцию 27 ноября 2023 г.
Аннотация. Аналитически показана возможность стабилизации частоты двух гиротронов с близкими параметрами при отражении части их излучения от внешнего высокодобротного резонатора и исследована устойчивость стабилизированных состояний. Анализ стационарных состояний, в которых генераторы излучают когерентно, показывает, что частота излучения может быть стабилизирована, если добротность внешнего резонатора достаточно велика. При этом изменение параметров системы приводит к существенно меньшим изменениям частоты генерации, чем в отсутствие отражений: в достаточно широком интервале параметров частота излучения гиротронов может удерживаться в пределах полосы внешнего резонатора. При возрастании и убывании собственных частот резонаторов гиротронов может наблюдаться гистерезис и скачки частоты излучения. Исследование устойчивости при оптимальной фазе запаздывания показывает, что стабилизированные по частоте состояния устойчивы. При малом отклонении от этих состояний быстрее всего убывают возмущения амплитуд гиротронов. На следующем этапе, за бо̀льшее время происходит установление стационарных значений фаз гиротронов. На последнем, самом длительном этапе, устанавливаются стационарные значения амплитуды и фазы внешнего резонатора.
Ключевые слова: гиротрон, связанные генераторы, стабилизация частоты, внешний резонатор.
Финансирование: Работа поддержана Российским научным фондом, грант № 19-79-30071, https://rscf.ru/project/23-79-33004/
Автор для переписки: Новожилова Юлия Владимировна, mailto:julia.novozhilova2009@yandex.ru
Литература
1. Egorov S. V. et al. Implementation of rapid microwave sintering using a 24 GHz gyrotron system // Review of Scientific Instruments. – 2022. – Т. 93. – №. 6.
2. Thumm M. K. A. et al. High-power gyrotrons for electron cyclotron heating and current drive // Nuclear Fusion. – 2019. – Т. 59. – №. 7. – С. 073001.
3. Nusinovich G. S., Thumm M. K. A., Petelin M. I. The gyrotron at 50: Historical overview // Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. – 2014. – Т. 35. – С. 325-381.
4. Denisov G. G. New trends in gyrotron development // EPJ Web of Conferences. – EDP Sciences, 2017. – Т. 149. – С. 01001.
5. Jory H. Network for pulling a microwave generator to the frequency of its resonant load: пат. 3714592 США. – 1973.
6. Kozorezov G. G. Ferrite-decoupled magnetrons for electron accelerators // Vacuum Microwave Electronics: Collected Review Papers. – Institute of Applied Physics, 2002. – С. 67-70.
7. Kazakevitch G. M. et al. Stabilization of the microtron-injector for a wide-band compact FIR FEL // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. – 2004. – Т. 528. – №. 1-2. – С. 115-119.
8. Li H., Abraham N. B. Analysis of the noise spectra of a laser diode with optical feedback from a high-finesse resonator // IEEE journal of quantum electronics. – 1989. – Т. 25. – №. 8. – С. 1782-1793.
9. Oraevsky A. N., Yarovitsky A. V., Velichansky V. L. Frequency stabilisation of a diode laser by a whispering-gallery mode // Quantum Electronics. – 2001. – Т. 31. – №. 10. – С. 897.
10. Liang W. et al. Ultralow noise miniature external cavity semiconductor laser //Nature communications. – 2015. – Т. 6. – №. 1. – С. 7371.
11. Zolotovskii I. O. et al. Frequency locking of a semiconductor laser by a ring fibre resonator // Quantum Electronics. – 2017. – Т. 47. – №. 10. – С. 871.
12. Seel S. et al. Cryogenic optical resonators: a new tool for laser frequency stabilization at the 1 Hz level // Physical review letters. – 1997. – Т. 78. – №. 25. – С. 4741.
13. Novozhilova Y. V., Ishenko A. S. Analytical theory of an RF generator phase-locked by the resonant load with delayed reflection // Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. – 2011. – Т. 32. – С. 1394-1406.
14. Glyavin M. Y. et al. Stabilization of gyrotron frequency by reflection from nonresonant and resonant loads // Technical Physics Letters. – 2015. – Т. 41. – С. 628-631.
15. Глявин М. Ю. и др. Стабилизация частоты гиротрона слабой отраженной волной // Известия вузов. Радиофизика. – 2015. – Т. 58. – №. 9.
16. Zotova I. V. et al. Time-domain theory of low-Q gyrotrons with frequency-dependent reflections of output radiation // Physics of Plasmas. – 2018. – Т. 25. – №. 1.
17. Fokin A. P. et al. Experimental demonstration of gyrotron frequency stabilization by resonant reflection // IEEE Electron Device Letters. – 2021. – Т. 42. – №. 7. – С. 1077-1080.
18. Komurasaki K., Tabata K. Development of a novel launch system microwave rocket powered by millimeter-wave discharge // International Journal of Aerospace Engineering. – 2018. – Т. 2018. – С. 1-9.
19. Rozental R. M. et al. Mutual synchronization of weakly coupled gyrotrons // Physics of Plasmas. – 2015. – Т. 22. – №. 9.
20. Адилова А. Б., Рыскин Н. М. Влияние запаздывания на взаимную синхронизацию двух связанных гиротронов // Известия вузов. Радиофизика. – 2020. – Т. 63. – №. 9-10.
21. Adilova A. B., Ryskin N. M. Theory of peer-to-peer locking of high-power gyrotron oscillators coupled with delay // Electronics. – 2022. – Т. 11. – №. 5. – С. 811.
22. Новожилова Ю.В., Богдашов А.А., Назаровский А.В., Фокин А.П., Глявин М.Ю., Денисов Г.Г., Моделирование режимов генерации двух гиротронов с общим резонансным отражателем // Журнал радиоэлектроники. – 2023. – №. 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.11.22
Для цитирования:
Новожилова Ю.В., Богдашов А.А., Глявин М.Ю., Денисов Г.Г., Фокин А.П., Назаровский А.В., Розенталь Р.М. Исследование возможности стабилизации частоты двух гиротронов при воздействии отражения от внешнего высокодобротного резонатора // Журнал радиоэлектроники. – 2023. – №. 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.11.23