GENERATION OF INTENSE PULSES – “ROGUE WAVES” OF THE TERAHERTZ BAND IN A GYROTRON IN THE FREQUENCY MULTIPLICATION MODE

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The frequency multiplication effect in a gyrotron operating under conditions of a large excess of the operating current over the starting value (large supercriticality) was studied. It was shown that in a gyrotron with an operating frequency of 0.5 THz at the first cyclotron harmonic in the frequency multiplication mode at the sixth cyclotron harmonic it is possible to excite random sequences of ultrashort pulses in the range of 3 THz with a peak power of up to 200 W, which is two orders of magnitude higher than the background value.

About the authors

N. S. Ginzburg

Federal Research Center A.V. Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences

Nizhny Novgorod, Russia

I. V. Zotova

Federal Research Center A.V. Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences

Nizhny Novgorod, Russia

A. M. Malkin

Federal Research Center A.V. Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences

Nizhny Novgorod, Russia

R. M. Rozental

Federal Research Center A.V. Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences

Email: rrz@ipfran.ru
Nizhny Novgorod, Russia

A. S. Sergeev

Federal Research Center A.V. Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences

Nizhny Novgorod, Russia

References

  1. Глявин М.Ю., Денисов Г.Г., Запевалов В.Е., Кошелев М.А., Третьяков М.Ю., Цветков А.И. Источники мощного терагерцового излучения для спектроскопии и диагностики различных сред // УФН. 2016. Т. 186. № 6. С. 667–677.
  2. Livak A.G., Denisov G.G., Glyavin M.Y. Russian Gyrotrons: Achievements and Trends // IEEE Journal of Microwaves. 2021. V. 1. № 1. P. 260—268. https://doi.org/10.1109/JMW.2020.3030917
  3. Sabchevski S., Saito T., Glyavin M. Development and applications of THz gyrotrons // Advances in Terahertz Source Technologies. Singapore: Jenny Stanford Publishing, 2024. P. 419—459. https://doi.org/10.1201/9781003459675
  4. Ginzburg N.S., Rozental R.M., Sergeev A.S., Fedotov A.E., Zotova I.V., Tarakanov V.P. Generation of Rogue Waves in Gyrotrons Operating in the Regime of Developed Turbulence // Phys. Rev. Lett. 2017. V. 119. 034801. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.119.034801
  5. Слюняев А.В., Пелиновский Д.Е., Пелиновский Е.Н. Морские волны-убийцы: наблюдения, физика и математика // УФН. 2022. Т. 193. № 2. С. 155–181. https://doi.org/10.3367/UFNr.2021.08.039038
  6. Rozental R.M., Zotova I.V., Ginzburg N.S., Sergeev A.S., Tarakanov V.P. Generation of Electromagnetic Rogue-Waves in Submillimeter-Band Gyrotrons // J. Inframed Millim. Terahertz Waves. 2019. V. 40. P. 150–157. https://doi.org/10.1007/s10762-018-0561-8
  7. Glyavin M.Y., Proyavin M.V. Magnetic System for Gyrotron: Present Status and Nearest Future // 2024 Photonics & Electromagnetics Research Symposium (PIERS), Chengdu, China. 2024. P. 1–6. https://doi.org/10.1109/PIERS62282.2024.10618538
  8. Заволоский Н.А., Пусинович Г.С., Павельев А.Б. К теории паразитного излучения в гиротронах // Изв. вузов. Радиофизика. 1988. Т. 31. № 3. С. 361–368.
  9. Glyavin M., Zotova I., Rozental R., Malkin A., Sergeev A., Fokin A., Rumyantsev V., Morozov S. Investigation of the Frequency Double-Multiplication Effect in a Sub-THz Gyrotron // J. Inframed Millim. Terahertz Waves. 2020. V. 41. № 10. P. 1245–1251.
  10. Denisov G., Zotova I., Zheleznov I., Malkin A., Sergeev A., Rozental R., Glyavin M. Towards Watt-Level THz Sources for High-Resolution Spectroscopy Based on 5th-Harmonic Multiplication in Gyrotrons // Appl. Sci. 2022. V. 12. 11370.
  11. Denisov G.G., Zotova I.V., Malkin A.M., Sergeev A.S., Rozental R.M., Fokin A.P., Belousov V.I., Shmelev M.Yu., Chirkov A.V., Tsvetkov A.I., Bandurkin I.V., Glyavin M.Yu. Boosted excitation of the fifth cyclotron harmonic based on frequency multiplication in conventional gyrotrons // Phys. Rev. E. 2022. V. 106. № 2. L023203. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.106.L023203
  12. Главин М.Ю., Денисов Г.Г., Железнов И.В., Золова И.В., Малкин А.М., Сергеев А.С. Гироумножители на пятой циклотронной гармонике на основе мощных гиротронов для плазменных приложений // Изв. вузов. Радиофизика. 2023. Т. 66. № 7–8. С. 527–537.
  13. Ginzburg N.S., Nusinovich G.S., Zavolsky N.A. Theory of non-stationary processes in gyrotrons with low Q resonators // Int. J. Electron. 1986. V. 61. № 6. P. 881–894. https://doi.org/10.1080/00207218608920927
  14. Гинзбург Н.С., Золова И.В., Леонтьев А.Н., Малкин А.М., Розентьева Р.М., Сергеев А.С. Генерация импульсного излучения терагерцовой диапазона в релятивистском гиротроне в режиме умножения частоты // Доклады РАН. Физика, технические науки. 2025. Т. 520. С. 15–23.
  15. Liu Z., Zhang S., Wise F.W. Rogue waves in a normal-dispersion fiber laser // Opt. Lett. 2015. V. 40. № 7. P. 1366–1369.
  16. Горбунов О.А., Сухаевна Ш., Чуркин Д.В. Экспериментальное изучение редких событий в излучении волоконного лазера со случайно распределенной обратной связью // Фотон-экспресс. 2015. № 6. С. 63–64.
  17. Selmi F., Coulibaly S., Loghmat Z., Sagnes I., Beaudoin G., Clerc M.G., Barbay S. Spatiotemporal Chaos Induces Extreme Events in an Extended Microcavity Laser // Phys. Rev. Lett. 2016. V. 116. 013901.
  18. Rozental R.M., Ginzburg N.S., Rozental S.R., Sergeev A.S., Zotova I.V. Quasi-regular formation of rogue waves in gyrotrons due to periodic injection of electron beams // Phys. Plasmas. 2024. V. 31. № 5. 053304.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).