Ein effizienter Cherenkov-Oszillator mit einem unabhängigen Injektionskanal zur Erzeugung von phasensteuerbaren Superradiance-Pulsen

Ein effizienter Cherenkov-Oszillator mit gigawatt-phasensteuerbaren Superradiance (SR) Pulsen wird für die Anwendung in kohärenten Summationssystemen untersucht. Um phasensteuerbare SR-Pulse zu erhalten, ist ein ultrakurzer Saatpulse erforderlich, der aus der Richtung des Sammlers in den Interaktionsraum injiziert wird, was den Einfluss der spontanen Emission von der Vorderkante des Elektronenstrahls ersetzt. Das bedeutet, dass bei einem konventionellen Cherenkov-Oszillator der injizierte Saatpulse und der Ausgangsgigawatt-SR-Puls denselben Kanal teilen müssen. Daher ist ein zusätzliches quasi-optisches Reflexionssystem erforderlich, um diese beiden Signale zu trennen. Um ein solches Schema zu optimieren, führen wir einen Front-Extractor nahe dem Reflektor und einen Injektionskanal an der Seite des Sammlers ein, was es erlaubt, dass der Ausgangs- und der Injektionskanal unabhängig voneinander sind. Particle-in-Cell-Simulationen zeigen, dass bei einer Diode von 260 kV, einem Strahlstrom von 3,5 kA und einem Magnetfeld von 0,42 T ein kurzer SR-Puls mit einer Spitzenleistung von 1,93 GW erzeugt wird. Der entsprechende Umrechnungsfaktor (Verhältnis der durchschnittlichen Ausgangsleistung zur Eingangs-DC-Leistung) beträgt bis zu 2,12. Wenn der Saatpulse eine Anstiegszeit von 0,3 ns und eine Breite von 0,2 ns bei der Injektion hat, sind die Phase des Saatpulse und des initiierten SR-Pulses eng mit einer Genauigkeit von 0,17 rad korreliert, wenn das Leistungs-verhältnis auf -25 dB sinkt. Die Vorteile von hoher Effizienz und Phasensteurung machen den Oszillator zu einem vielversprechenden Gerät zur Miniaturisierung und Praktikabilität von kohärenten Summationssystemen.