Орбиктроны – генераторы субмиллиметрового и миллиметрового диапазонов. Часть I / Orbictrons are Generators of Submillimeter and Millimeter Wavelength Ranges. Part I

Кравченко В. Ф. / Kravchenko, V. F.
Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН; Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана; Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН / RUS Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН; Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана; Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН
Кураев А. А. / Kurayev, A. A.
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники / RUS Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
Матвеенко В. В. / Matveenko, V. V.
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники / RUS Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
Синицын А. К. / Sinitsyn, A. K.
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники / RUS Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1602-102115

Кравченко В. Ф., Кураев А. А., Матвеенко В. В., Синицын А. К. Орбиктроны – генераторы субмиллиметрового и миллиметрового диапазонов. Часть I // Физические основы приборостроения. 2016. Т. 5. № 2(19). С. 102–115.
Kravchenko, V. F., Kurayev, A. A., Matveenko, V. V., Sinitsyn, A. K. Orbictrons are Generators of Submillimeter and Millimeter Wavelength Ranges. Part I // Physical Bases of Instrumentation. 2016. Vol. 5. No. 2(19). P. 102–115.

Аннотация: Представлены результаты моделирования, расчета и оптимизации генераторов нового типа – орбиктронов, перспективных в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах в качестве источника электромагнитных колебаний средней мощности. В отличие от оротрона ленточный поток пропускается в зазоре двухрядной гребенки, которая располагается внутри нижнего зеркала открытого резонатора (ОР) перпендикулярно к его поверхности. Причем, верхний торец сдвоенной гребенки открыт в полость ОР. Название орбиктрон – производное от слов open resonator, binary comb, tron. Показано, что при использовании согласующей канавки между зеркалом и гребенкой и определенных размерах сдвоенной гребенки возникает резонанс поля в пролетном канале, благодаря чему возможно пятикратное превышение амплитуды поля в канале над амплитудой поля в ОР. Этот факт принципиально меняет оценку требуемой добротности ОР и делает перспективным продвижение орботрона в субмиллиметровый диапазон длин волн. Эффективность прибора возрастает в конструкции клиноорбиктрона, в которой компенсируется динамическое расслоение толстого ленточного пучка.

Abstract: The results of the modeling, calculation and optimization of a new type generators – orbictrons, promising at millimeter and submillimeter bands as a source of electromagnetic oscillation of medium power are presented. In contrast with an orotron a sheet beam comes through the gap of binary comb, which is located inside the bottom mirror of the open resonator (OR) perpendicular to its surface. Moreover, the top end of the binary comb is opened into the cavity of OR. The name orbictron is derived from the words open resonator, binary comb, tron. It is shown that when using the matching groove between the mirror and the comb and a specific size of the binary comb, the resonance of the field in the drift channel appears, making possible the fivefold excess in the amplitude of the field inside the channel over the amplitude of field in OR. This fact fundamentally changes the assessment required Q factor OR and makes promising promotion orbictron in submillimetric wavelength range. The efficiency of the device increases when using the construction of wedge-orbictron, at which dynamic layering of thick sheet beam is compensated.

Ключевые слова: сдвоенная гребенка, ленточный электронный поток, резонанс поля в гребенке, субмиллиметровый диапазон, орбиктрон, клиноорбиктрон, open resonator, binary comb, sheet electronic beam, field resonance in the comb, submillimetric wavelength range, orbictron, сдвоенная гребенка

Литература / References
  1. Tonouchi, M. Cutting-Enge Terahertz Technology // Nat. Photon. 2007. Vol. 1. No. 2. P. 97-105.
  2. Zhang, X.C. Terahertz Wave Imaging: Horizons and Hurdles. Phys. Med. Biol. 2002. Vol. 47. No. 21. P. 3667-3677.
  3. Koch, M. Terahertz Technology: Quo Vadis? // Photonik International. 2006. P. 14-17
  4. Электроника и радиофизика миллиметровых и субмиллиметровых радиоволн. Под ред А. Я. Усикова. Киев.: Наукова думка. 1986. 386 с.
  5. Тараненко З. И., Трохименко Я. К. Замедляющие системы. Киев. 1965.
  6. Цейтлин М. Б., Мясин Е. А. Оротрон. Анализ эффективных режимов // Радиотехника и электроника. 1993. Т. 38. № 6. С. 961-981.
  7. Кравченко В. Ф., Кураев А. А., Синицын А. К., Шакирин А. И. Оптимизация закона изменения фазовой скорости волны вдоль гребенки оротрона на основе атомарных функций // Электромагнитные волны и электронные системы. 1999. № 5. Т. 4. С. 33-37.
  8. Мясин Е. А. Оротрон – мощный резонансный генератор О-типа сантиметрового и миллиметрового диапазона длин волн // Радиотехника. 2004. № 2. С. 22-32.
  9. Еремка В. Д., Кравченко В. Ф., Кураев А. А., Пустовойт В. И., Синицын А. К. Атомарные функции в задаче оптимизации по КПД двухпучкового оротрона с нерегулярной сдвоенной гребенкой // Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники. 2000. № 3. С. 58-62.
  10. Гуревич А. В., Еремка В. Д., Кравченко В. Ф., Кураев А. А., Синицын А. К. Двухкаскадный орботрон – усилитель и умножитель частоты // Успехи современной радиоэлектроники. 2007. № 10. C. 64-69.
  11. Еремка В. Д., Кураев А. А., Синицын А. К. Об эффективности орбиктрона с резонансной щелью на зеркале // 21 Int. Crimean Conference. CriMiCo. 12 сентября 2011. Севастополь. Крым. Украина. С. 269-271.
  12. Мясин Е. А., Чигарев С. Г. Влияние резонансов периодической структуры на КПД оротрона // Радиотехника и электроника. 1990. Т. 35. № 5. С. 1103.
  13. Кураев А. А., Кураев Н. А., Синицын А. К. КПД релятивистских приборов О-типа с учетом энергии взаимодействия электронов //Радиотехника и электроника. 1991. Т. 36. № 11. С. 2179-2185
  14. Еремка В. Д., Гуревич А. В., Кураев А. А., Синицын А. К. Клиноорботрон с толстым электронным пучком //Материалы 19-й Международной Крымской Конференции (КрыМиКо.2009) «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии. 14-18 сентября, Севастополь, Крым. Украина. 2009. С. 173-175.