Впервые в мире

В Институте сильноточной электроники СО РАН сотрудниками отдела физической электроники под руководством лауреата Государственной премии РФ, доктора физико-математических наук В.В. Ростова впервые в мире продемонстрирована высокостабильная фазово-синхронная генерация мощных наносекундных СВЧ-импульсов в двухканальном импульсно-периодическом источнике. Это открывает возможность для наращивания плотности мощности излучения в луче и управления направлением луча при когерентном сложении полей синфазно работающих импульсных релятивистских СВЧ-генераторов.

Мощные наносекундные импульсы СВЧ-излучения получают, используя взаимодействие сильноточных релятивистских электронных пучков с электромагнитными волнами в специальных электродинамических структурах. Важнейшим применением этих очень коротких импульсов является радиолокация с высоким разрешением на большие, до сотен километров, расстояния. С ростом расстояния локации быстро возрастает мощность, которую необходимо иметь в лоцирующем СВЧ-импульсе. До сегодняшнего дня для наращивания мощности в излучении шли по пути строительства все более и более мощных СВЧ-генераторов, работающих «сольно». Данный ресурс уже близок к исчерпанию: кроме трудностей в строительстве больших «машин», негативную роль играют процессы самопроизвольного ограничения энергии импульсов, связанные с различными пробойными явлениями в волновых структурах. А складывать мощности излучения от нескольких генераторов пока что не представлялось возможным, поскольку для этого требовалось синхронизовать фазы высокочастотных колебаний. Фаза же колебания мощного СВЧ-генератора считалась величиной неконтролируемой и даже случайной вплоть до недавнего времени, когда в ИСЭ СО РАН путем применения высоко стабильных импульсных электронных пучков удалось получить импульсы СВЧ-излучения с четко фиксированной фазой.

А в 2010 году на этой основе была создана импульсно-периодическая система из двух генераторов, поля излучения которых складываются синфазно, давая четко повторяющуюся от импульса к импульсу интерференционную картину. В возможной перспективе – строительство систем с большим числом синфазно работающих источников. Кроме наращивания плотности мощности излучения в луче, такие системы будут давать возможность управлять направлением луча за счет электронной корректировки фазы колебаний отдельных СВЧ-генераторов.

Игорь ПЕГЕЛЬ,

д.ф.-м.н., ученый секретарь ИСЭ СО РАН