Лазер на свободных электронах Советский патент 1986 года по МПК H01J25/00 

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано для генерации мощных СВЧ-импульсов коро коволнового диапазона. Известен лазер на свободных элек ронах на основе линейного ускорителя. Лазер характеризуется тем, что .релятивистский электронный пуч инжектируют в пространственно-периодическое поперечное магнитное поле. Недостатком лазера является низкая мощность и эффективность СВЧ-излучения из-за малой запасенной энергии слаботочного электронного пучка линейного ускорителя. Наиболее близким техническим решением является лазер на свободных электронах с сильноточным электронным пучком ускорителя прямого дейст вия. Содержит электронную пушку, круглый волновод с размещенным на нем спиральным ондулятором, который обеспечивает пространственно-периодическое магнитное поле, соленоид, создающий .однородное продольное магнитное поле, ориентированное вдоль направления движения пучка, и необходимое для транспортировки сильноточного электронного пучка в волноводе. Кроме того, присутствие сильного продольного магнитного поля приводит к увеличению коэффициен та усиления и мощности излучения при выполнении условия резонанса волны накачки, роль которой играет поперечное поле спирального ондулятора, с циклотронной частотой вращения электронов пучка в продольном магнитном поле. Величина продольного магнитного поля В (Гс)- в этом случае в зависимости от полной энергии электронов (МэВ) и периода Е (см) поля ондулятора задается .в виде В 2,14.1041 - 1/4)1 /Е(1 Указанный лазер позволяет получать импульсную мощность до 35 МВт в шшлиметровой области СВЧ-диапазона при эффективности порядка 2,5% вблизи значения магнитного поля, где вьтолняется условие .циклотронного резонанса с волной накачки Существенным недостатком такого лазера является то, что при выполнении указанного циклотронного резонанса с волной накачки траектории 01 движения электронов пучка из-за резонансного учеличения амппитуды поперечных колебаний электронов становятся неустойчивыми. В этом слу- , чае наблюдаются потери тока на стенки волновода, в результате чего резко снижается мощность излучения. Цель изобретения - повьшение мощности генерации СВЧ-импульсов. Цель достигается тем, что в изве.стном лазере содержащем соосно расположенные электронную пушку, круглый волновод со спиральным ондулятором и коаксиально расположенный соленоид, создающий продольное магнитное поле В , между электронной пушкой и спиральным ондулятором расположена дополнительная катушка длиной Ц , создающая поперечное магнитное поле 6 , причем упомянутые величины выбираются в следующих пределах0 L Rb-B:joB,, / В J 7,12() .с6,о, где В, 4,3 - )-г(е4Гс) ) Rj - радиус водновода, см; - плотность тока пучка, - полная энергия электронов, МэВ; - период пространственно-неоднородного поля ондулятора,, см; Вр- амплитуда пространственнонеоднородного поля ондулятора, Гс; SlL - циклотронная частота, рад/с; jJg - плазменная частота, рад/с; ЛА - релятивистский фактор V - скорость электронов, с - скорость света в свободном пространстве. Устройство иллюстрируется чертеом, где обозначены: электронная пушка 1, источник 2 питания электронной ушки, система 3 питания пространст

ЛАЗЕР HA СВОБОДНЫХ ЭЛЕКТРОНАХ, содержащий соосно расположенные электронную пушку, круглый волновод со спиральным ондулятором и коаксиально им расположенный соленоид для создания продольного магнитного поля В, отличающийс я тем, что, с целью повьпиения эффективности генерации, между электронной пушкой и спиральным ондулятором расположена дополнительная катушка длиной L , создающая поперечное магнитное поле В , причем упомянутые величины выбираются в следующих пределах: Вг„ /6, 1 .( s-fa, где . 4,3.10