Релятивистская микроволновая электроника

Развитие электроники больших мощностей, основанной на использовании пучков релятивистских электронов, пришлось на начало 1970-х годов после создания в нашей стране и за рубежом сильноточных ускорителей заряженных частиц. Первый генератор когерентного электромагнитного излучения, возбуждаемый сильноточным электронным ускорителем, — релятивистская лампа с обратной волной (ЛОВ), был создан в совместном эксперименте НИРФИ и ФИАН в 1972 году по инициативе А. В. Гапонова-Грехова и М. С. Рабиновича. Этот генератор, реализованный при определяющем участии Н. Ф. Ковалева, М. Д. Райзера, М. И. Петелина, А. В. Сморгонского и Л. Э. Цоппа, по импульсной мощности на несколько порядков превзошел все предшествовавшие источники микроволнового излучения. Впоследствии в ИПФ были предложены и реализованы экспериментально (в ряде случаев совместно с другими отечественными и зарубежными лабораториями) релятивистские модификации и других известных слаборелятивистских электронных микроволновых генераторов и усилителей, основанные на всех известных механизмах стимулированного излучения частиц: лампа бегущей волны, оротрон, магнетрон, гиротрон и др. (М. И. Петелин, Н. Ф. Ковалев, В. Л. Братман, Н. С. Гинзбург, Э. Б. Абубакиров, Г. Г. Денисов). Созданы также принципиально новые варианты мазеров на свободных электронах — мазер на циклотронном авторезонансе (МЦАР) и убитрон с распределенной обратной связью с большим доплеровским преобразованием частоты излучения.
В настоящее время в ИПФ в области релятивистской микроволновой электроники развиваются следующие основные направления:
• увеличение средней мощности излучения генераторов,
• разработка гиротронов и гироклистронов на объемных модах высокого порядка,
• исследование мазеров на свободных электронах (МСЭ) с одномерной и двумерной распределенной обратной связью,
• создание генераторов субнаносекундных микроволновых импульсов, основанных на эффекте сверхизлучения протяженных электронных сгустков,
• реализация источников мультигигаваттной пиковой мощности на основе комбинации релятивистских генераторов и компрессоров импульсов.