Nonstationary Processes in an X-Band Relativistic Gyrotron With Delayed Feedback

Rozental, R. M.; Zaitsev, N. I.; Kulagin, I. S.; Ilyakov, E. V.; Ginzburg, N. S.

doi:10.1109/tps.2004.829831

Cited by 28 publications

(10 citation statements)

References 11 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…This point is very different from many experimental and/or theoretical studies carried out in the past where the studied nonstationary regimes are intimately connected to the existence of a delayed feedback mechanism such as in the case of reflections. 16,17,21,23,28 …”

Section: -9mentioning

confidence: 99%

“…16,17,22 Experimental studies have been carried out by Chang et al 10 and more recently on a system where delayed feedback mechanisms were introduced for accessing to chaotic regimes. 28 The first studies of nonstationary regimes have been performed in linear devices both theoretically and experimentally 6,14 with some more recent works for which the nonstationary regimes are intimately associated to the existence of a delayed feedback mechanism. 21,23,28 A review of the theory with experimental results and many references dedicated to the study of nonstationary regimes in gyrotrons can be found in Chu.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…28 The first studies of nonstationary regimes have been performed in linear devices both theoretically and experimentally 6,14 with some more recent works for which the nonstationary regimes are intimately associated to the existence of a delayed feedback mechanism. 21,23,28 A review of the theory with experimental results and many references dedicated to the study of nonstationary regimes in gyrotrons can be found in Chu. 12 The gyrotron system used in this work has been designed with the aim of maximizing its frequency tunability via longitudinal mode competition for dynamic nuclear polarization (DNP)-nuclear magnetic resonance (NMR) applications.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 2 more Smart Citations

Experimental study from linear to chaotic regimes on a terahertz-frequency gyrotron oscillator

et al. 2012

View full text Add to dashboard Cite

Basic wave-particle interaction dynamics from linear to chaotic regimes is experimentally studied on a frequency tunable gyrotron generating THz radiation in continuous mode (200 W) at 263 GHz which will be used for dynamic nuclear polarization nuclear magnetic resonance spectroscopy applications. In the studied system, the nonlinear dynamics associated to the waveparticle interaction is dominated by longitudinal mode competition of a given transverse TE m;p cavity-mode. This study covers a wide range of control parameter from gyro-traveling wave tube (gyro-TWT) to gyro-backward wave oscillator (gyro-BWO) like interactions for which extensive theoretical studies have been performed in the past on a simplified system. Besides the common route to chaos characterized by period doubling, other routes have been identified among which some are characterized by line-width frequency-broadening on the side-bands. The complex nonlinear dynamics is in good agreement with the theory and the experimental results are discussed on the basis of the prediction obtained with the nonlinear time-dependent selfconsistent codes TWANG and EURIDICE both based on a slow-time scale formulation of the self-consistent equations governing the wave-particle dynamics. V C 2012 American Institute of Physics. [http://dx

show abstract

Section: -9mentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Experimental study from linear to chaotic regimes on a terahertz-frequency gyrotron oscillator

et al. 2012

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Расширение полосы излучения гиротронов может быть достигнуто за счет использования автомодуляционных режимов генерации, реализующихся при значительном превышении тока над порогом [7]. Подобные режимы неоднократно наблюдались экспериментально [8][9][10], в частности, при установке дополнительных отражате-лей (диафрагм) в выходной тракт гиротрона [11][12][13], что позволяет снизить бифуркационные значения токов. Следует отметить, однако, что относительная ширина спектра генерации в этих экспериментах, измеряемая по принятому (см.…”

Section: Introductionunclassified

Генерация Широкополосного Хаотического Излучения В Гиротронах В Режиме Перекрытия Высокочастотного И Низкочастотного Резонансов

Розенталь¹,

Гинзбург²,

Сергеев³

et al. 2017

Журнал Технической Физики

View full text Add to dashboard Cite

Показана возможность значительного (до 10%) расширения полосы шумоподобного излучения в гиро-тронах за счет специальной настройки гирочастоты относительно критической частоты рабочей моды, при которой для заданного значения поступательных и поперечных скоростей электронов достаточно сильно разнесены высокочастотный и низкочастотный циклотронные резонансы. При больших превышениях над порогом возникает перекрытие полос генерации на указанных резонансах. Принципиальным моментом для корректного анализа режимов широкополосной генерации в рамках усредненного подхода является учет конечности времени пролета электронов через пространство взаимодействия и соответственно учет наклона дисперсионной характеристики электронного пучка относительно дисперсионной характеристики волны. Полученные результаты подтверждены посредством прямого трехмерного PIC (particle-in-cell) моделирования хаотических режимов генерации гиротрона 8 mm диапазона длин волн. В настоящей работе показана возможность значи-тельного расширения полосы шумоподобной генерации гиротронов до величины порядка 10%. Для этого необ-ходима специальная настройка гирочастоты (величины магнитного поля) относительно критической частоты рабочей моды ω c , при которой для заданного значе-ния поступательной скорости электронов достаточно сильно разнесены высокочастотный и низкочастотный циклотронные резонансы, возникающие при пересече-нии дисперсионных характеристик волноводной моды h = c −1 ω 2 − ω 2 c и электронного потока ω − hV 0 = ω H (где ω -частота, h -продольное волновое число, ω H -гирочастота). В этом случае при умеренном пре-вышении тока пучка над порогом в спектре генерации будут наблюдаться две разнесенные спектральные поло-сы. Однако увеличение инжектируемого тока при опти-мально подобранных параметрах гиротрона приводит к перекрытию полос и генерации сверхширокополосного излучения.Важно подчеркнуть, что принципиальным моментом для анализа указанных режимов в рамках усредненного подхода является учет конечности времени пролета электронов через пространство взаимодействия [16]. В большинстве предшествующих работ, посвященных динамике нестационарных процессов в гиротронах, в которых эволюция поля описывается параболическим уравнением, предполагалось, что время пролета пре-небрежимо мало в масштабе времени изменения ам-плитуды поля [17][18][19]. В таком предположении линия пучка на дисперсионной диаграмме проходит вертикаль-но, что не позволяет корректно описать исследован-ные далее режимы двойного пересечения. Результаты, полученные в рамках усредненной самосогласованной модели, подтверждены на основе прямого PIC (particlein-cell) моделирования хаотических режимов генерации гиротрона 8 mm диапазона длин волн с использованием трехмерной версии кода KARAT [20].

show abstract

“…Although such signals were previously assumed parasitic, now it is possible to use them and purposeful theoretical and experimental studies are carried out to obtain complex and chaotic signals with high average efficiency and specified spectral properties [1][2][3][4]. To study distributed systems of the electron-wave nature such as backward-wave oscillators, gyrotrons, and oscillators with delayed feedback on the basis of BWOs and klystrons, it is promising to use the concepts and methods of nonlinear dynamics.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Chaos and hyperchaos in a gyrotron

Blokhina

Rozhnev

2006

Radiophys Quantum Electron

View full text Add to dashboard Cite

We study oscillation in a gyrotron with allowance for reflections from an output horn. Regions with different system behaviors, such as stationary oscillation, self-modulation, and complexdynamics regimes are found in the parameter plane. The scenarios of appearance of chaotic oscillations are considered. It is shown that they can emerge via either a sequence of perioddoubling bifurcations or destruction of quasiperiodic motion. For chaotic attractors, Lyapunov exponents are calculated and their dimensions are estimated on the basis of the Kaplan-Yorke formula. The dimension values turn out to be anomalously large, which is stipulated by the presence of a large number of high-Q eigenmodes in the gyrotron cavity due to operation near the cutoff frequency of an electrodynamic system.

show abstract

Nonstationary Processes in an X-Band Relativistic Gyrotron With Delayed Feedback

Cited by 28 publications

References 11 publications

Experimental study from linear to chaotic regimes on a terahertz-frequency gyrotron oscillator

Experimental study from linear to chaotic regimes on a terahertz-frequency gyrotron oscillator

Генерация Широкополосного Хаотического Излучения В Гиротронах В Режиме Перекрытия Высокочастотного И Низкочастотного Резонансов

Chaos and hyperchaos in a gyrotron

Contact Info

Product

Resources

About