ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2025, № 5 · ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЭЛЕКТРОНИКИ

Обогащение спектра излучения электронного генератора с пассивной синхронизацией мод в жестком режиме возбуждения

М.Н. Вилков1, Н.С. Гинзбург1, И.В. Зотова1, С.В. Самсонов1, А.С. Сергеев1

1 ФИЦ Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН, Нижний Новгород, Россия
Полный текст DOI: 10.30898/1684-1719.2025.5.9 УДК 537.86 EDN PNQZKI

Аннотация

Анализируется возможность существенного обогащения спектра выходного излучения электронного генератора с пассивной синхронизацией мод, включающего винтовую гиро-ЛБВ миллиметрового диапазона и циклотронно-резонансный поглотитель. Для этого необходимо осуществить жесткий запуск генератора, когда по цепи обратной связи циркулирует единственный электромагнитный импульс, тогда как в мягком режиме возбуждения таких импульсов много. Исследована возможность жесткого запуска генератора с центральной частотой 33.5 ГГц субнаносекундным импульсом от ЛОВ с частотой 38 ГГц, запитываемой драйвером РАДАН. Полученные данные будут использованы в экспериментах по реализации жесткого режима генерации мощных субнаносекундных импульсов на основе пассивной синхронизацией мод.

  • генерация коротких импульсов
  • пассивная синхронизация мод
  • жесткий запуск
  • Ka-диапазон
  • частотная гребенка
Abstract (in English)

Enrichment of the radiation spectrum of an electron generator with passive mode locking in a hard excitation regime

In this paper, we analyze the possibility of significant enrichment of the output radiation spectrum of an electronic oscillator with passive mode locking, including a helical gyro-TWT of the millimeter range and a cyclotron resonance absorber. To do this, it is necessary to implement a hard start of the oscillator, when a single electromagnetic pulse circulates along the feedback circuit, while in the soft excitation regime there are many such pulses. The possibility of a hard start of the oscillator with a central frequency of 33.5 GHz by a subnanosecond pulse at a frequency of 38 GHz from a single-pass BWO fed by a RADAN driver is investigated. The obtained data will be used in experiments on the implementation of a hard regime of generating powerful subnanosecond pulses based on passive mode locking.

Для цитирования

Вилков М.Н., Гинзбург Н.С., Зотова И.В., Самсонов С.В., Сергеев А.С. Обогащение спектра излучения электронного генератора с пассивной синхронизацией мод в жестком режиме возбуждения // Журнал радиоэлектроники. – 2025. – № 5. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.5.9

Литература

  1. Krupnov A.F. et al. Technique of broadband measurements of frequency conversion efficiency for each harmonique in frequency multipliers up to terahertz range // International Journal of Infrared and Millimeter Waves. - 2000. - V. 21. - P. 343-354.
  2. Parshin V.V. et al. Modern resonator spectroscopy at submillimeter wavelengths // IEEE Sensors Journal. - 2012. - V. 13. - №. P. - P. 18-23.
  3. Kryukov P.G. Ultrashort-pulse lasers // Quantum electronics. - 2001. - V. 31. - №. 2. - P. 95.
  4. Keller U. Recent developments in compact ultrafast lasers // nature. - 2003. - V. 424. - №. 6950. - P. 831-838.
  5. Brabec T. et al. Kerr lens mode locking // Optics letters. - 1992. - V. 17. - №. 18. - P. 1292-1294.
  6. Keller U. et al. Solid-state low-loss intracavity saturable absorber for Nd: YLF lasers: an antiresonant semiconductor Fabry-Perot saturable absorber // Optics letters. - 1992. - V. 17. - №. 7. - P. 505-507.
  7. Ginzburg N.S. et al. Generation of "gigantic" ultra-short microwave pulses based on passive mode-locking effect in electron oscillators with saturable absorber in the feedback loop // Physics of Plasmas. - 2016. - V. 23. - №. 5. - P. 050702.
  8. Ginzburg N.S. et al. Generation of trains of ultrashort microwave pulses by two coupled helical gyro-TWTs operating in regimes of amplification and nonlinear absorption // Physics of Plasmas. - 2017. - V. 24. - №. 2. - P. 023103.
  9. Ginzburg N.S. et al. Dissipative solitons in electron oscillators with a saturable absorber // Physics of Plasmas. - 2018. - V. 25. - №. 9. - P. 093111.
  10. Ginzburg N.S. et al. Generation of periodic high-power ultrashort pulse sequences in a chain of coupled traveling-wave tubes operating in the regimes of amplification and nonlinear Kompfner suppression // Technical Physics Letters. - 2017. - V. 43. - P. 842-845.
  11. Ginzburg N.S. et al. Nonlinear cyclotron resonance absorber for a microwave subnanosecond pulse generator powered by a helical-waveguide gyrotron traveling-wave tube // Physical Review Applied. - 2020. - V. 13. - №. 4. - P. 044033.
  12. Gaponov A.V., Petelin M.I., Yulpatov V.K. The induced radiation of excited classical oscillators and its use in high-frequency electronics // Radiophysics and Quantum Electronics. - 1967. - V. 10. - №. 9. - P. 794-813.
  13. Ginzburg N.S. et al. Ka-band 100-kW subnanosecond pulse generator mode-locked by a nonlinear cyclotron resonance absorber // Physical Review Applied. - 2021. - V. 16. - №. 5. - P. 054045.
  14. Denisov G.G. et al. Gyrotron traveling wave amplifier with a helical interaction waveguide // Physical review letters. - 1998. - V. 81. - №. 25. - P. 5680.
  15. Bratman V.L. et al. High-gain wide-band gyrotron traveling wave amplifier with a helically corrugated waveguide // Physical Review Letters. - 2000. - V. 84. - №. 12. - P. 2746.
  16. Coen S., Erkintalo M. Universal scaling laws of Kerr frequency combs // Optics letters. - 2013. - V. 38. - №. 11. - P. 1790-1792.
  17. Розанов Н.Н. Диссипативные оптические солитоны // УФН - 2000. - Т. 170. - №. 4. - С. 462-465.
  18. Vladimirov A.G. et al. Bifurcation analysis of laser autosolitons // Quantum Electronics. - 1997. - V. 27. - №. 11. - P. 949.
  19. Korovin S.D. et al. Generation of Cherenkov superradiance pulses with a peak power exceeding the power of the driving short electron beam // Physical Review E-Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics. - 2006. - V. 74. - №. 1. - P. 016501.
  20. Denisov G.G., Cooke S.J. Digest 21st Int. Conf. Infrared and Millimeter Waves // Conf. Infrared Millimeter Waves. - 1996.
  21. Ginzburg N.S. et al. Mechanisms of amplification of ultrashort electromagnetic pulses in gyrotron traveling wave tube with helically corrugated waveguide // Physics of Plasmas. - 2015. - V. 22. - №. 11. - P. 113111.
  22. Ginzburg N.S., Nusinovich G.S., Zavolsky N.A. Theory of non-stationary processes in gyrotrons with low Q resonators // International Journal of Electronics Theoretical and Experimental. - 1986. - V. 61. - №. 6. - P. 881-894.
  23. Ginzburg N.S. et al. Generation of a periodic sequence of high-power ultrashort pulses in a chain of coupled backward-wave and traveling-wave tubes operating in the regimes of amplification and nonlinear Kompfner suppression // Technical Physics. - 2018. - V. 63. - P. 1205-1211.