Бюллетень ЕАПВ "Изобретения (евразийские заявки и патенты)"
Бюллетень 02´2017

  

(11) 

026069 (13) B1       Разделы: A B C D E F G H    

(21) 

201300660

(22) 

2013.04.19

(51) 

H01S 3/00 (2006.01)
H01J 25/00
(2006.01)

(31) 

u20120609

(32) 

2012.06.15

(33) 

BY

(43) 

2014.02.28

(96) 

2013/EA/0027 (BY) 2013.04.19

(71) 

(73) ЧАСТНОЕ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ЦНИРТ (ЧАСТНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ЦНИРТ) (BY)

(72) 

Барышевский Владимир Григорьевич, Гуринович Александра Анатольевна, Пефтиев Владимир Павлович (BY)

(54) 

СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ОБЪЕМНЫЙ ЛАЗЕР НА СВОБОДНЫХ ЭЛЕКТРОНАХ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

(57) 1. Способ генерации электромагнитного излучения, включающий создание пространственно модулированной электродинамической системы, содержащей как минимум один фотонный кристалл; формирование по меньшей мере одного пучка электронов; пространственную ориентацию электродинамической системы относительно пучка электронов и проводку пучка электронов через электродинамическую систему, отличающийся тем, что фотонный кристалл пространственно модулированной электродинамической системы создают с пространственными периодами, изменяющимися так, чтобы на каждом участке упомянутого фотонного кристалла были выполнены условия синхронизма, описываемые следующими выражениями:

в отсутствие внешнего поля

Увеличить масштаб

или при наличии внешнего поля

Увеличить масштаб

где w - частота излученной электромагнитной волны; n - номер фотонного кристалла (n = 1, 2, ... N, N - число отдельных фотонных кристаллов пространственно модулированной электродинамической системы); k(n, r) - волновой вектор волны в точке r фотонного кристалла n пространственно модулированной электродинамической системы; ti(n, r) - векторы обратной решетки в точке r фотонного кристалла n пространственно модулированной электродинамической системы; Увеличить масштаб - периоды пространственной решетки фотонного кристалла n пространственно модулированной электродинамической системы; ki, li, mi - целые числа; i = 1, ..., s + 1 - количество волн, образующихся в процессе излучения и в пространственно модулированной электродинамической системе, для которых может быть выполнено условие синхронизма; W(n, r) - частота осцилляторного движения электрона во внешнем электромагнитном поле в точке r фотонного кристалла n пространственно модулированной электродинамической системы; u(n, r) - скорость электронов в точке r фотонного кристалла n пространственно модулированной электродинамической системы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пространственно модулированную электродинамическую систему создают в виде набора последовательно расположенных в пространстве по ходу электронного пучка отдельных фотонных кристаллов с разными периодами, выбранными так, чтобы на каждом участке каждого фотонного кристалла были выполнены условия синхронизма, описываемые выражениями (1) или (1а).

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что по крайней мере один фотонный кристалл пространственно модулированной электродинамической системы создают соответствующим также условию, обеспечивающему существование многоволновой дифракции Брэгга излучаемой электромагнитной волны согласно следующим выражениям:

в отсутствие внешнего электромагнитного поля

Увеличить масштаб

или при наличии внешнего электромагнитного поля

Увеличить масштаб

где условные обозначения соответствуют указанным в п.1.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что пространственно модулированную электродинамическую систему создают по меньшей мере с двумя изменяющимися периодами пространственной модуляции электромагнитных свойств, из которых по крайней мере для одного периода выполняются условия синхронизма, описываемые выражениями (1), (1а), или указанные условия синхронизма и условия многоволновой дифракции Брэгга, а для всех остальных выполняются указанные условия синхронизма, или указанные условия синхронизма и указанные условия многоволновой дифракции Брэгга, или указанные условия многоволновой дифракции Брэгга.

5. Способ любому из пп.1-3, отличающийся тем, что по крайней мере один фотонный кристалл пространственно модулированной электродинамической системы дополнительно ориентируют таким образом, что на каждом его участке в окрестности точки r достигается условие s-кратного вырождения корней дисперсионного уравнения, описывающего связь между волновым числом дифрагирующего в фотонном кристалле фотона с частотой фотона в отсутствие электронного пучка, причем в окрестности точки r в присутствии электронного пучка зависимость мнимой части решения дисперсионного уравнения от плотности электронного пучка определяется выражением

Увеличить масштаб

где Увеличить масштаб - мнимая часть проекции волнового вектора на направление скорости электронного пучка в n-м фотонном кристалле пространственно модулированной электродинамической системы; Увеличить масштаб - плотность электронного пучка; s - число добавочных волн, возникших в электромагнитной структуре вследствие дифракции.

6. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что создают и проводят через электродинамическую систему по меньшей мере два пространственно разнесенных пучка электронов, преимущественно распространяющихся параллельно и/или концентрично друг относительно друга.

7. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в пространственно модулированной электродинамической системе создают по меньшей мере один канал для проводки пучка электронов.

8. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что положение пространственно модулированной электродинамической системы изменяют в процессе генерации по отношению к вектору скорости пучка электронов.

9. Объемный лазер на свободных электронах для осуществления способа по п.1, включающий пространственно модулированную электродинамическую систему, выполненную как минимум на одном фотонном кристалле, по меньшей мере один источник электронов для генерации пучка электронов через электродинамическую систему, устройство для пространственной ориентации электродинамической системы относительно пучка электронов, направляющее устройство для проводки пучка электронов относительно пространственно модулированной электродинамической системы, отличающийся тем, что фотонный кристалл пространственно модулированной электродинамической системы выполнен с пространственными периодами, изменяющимися так, чтобы на каждом участке упомянутого фотонного кристалла были выполнены условия синхронизма, описываемые выражениями (1) или (1а), приведенными в п.1.

10. Лазер для осуществления способа по п.9, отличающийся тем, что пространственно модулированная электродинамическая система выполнена в виде набора отдельных последовательно расположенных фотонных кристаллов с разными периодами, из которых по крайней мере для одного фотонного кристалла на каждом участке упомянутого фотонного кристалла были выполнены условия синхронизма, описываемые выражениями (1) или (1а), приведенными в п.1, или условия, обеспечивающие существование многоволновой дифракции Брэгга излучаемой электромагнитной волны, описываемые выражениями (2), (2а), приведенными в п.3, а для всех остальных выполняются или условия синхронизма, описываемые выражениями (1) или (1а), приведенными в п.1, или условия, обеспечивающие существование многоволновой дифракции Брэгга излучаемой электромагнитной волны, описываемые выражениями (2), (2а), приведенными в п.3.

11. Лазер по п.9 или 10, отличающийся тем, что по крайней мере один фотонный кристалл пространственно модулированной электродинамической системы соответствует и условиям синхронизма, которые в отсутствие внешнего поля описываются выражениями (1), а при его наличии - выражениями (1а), приведенными в п.1, и условию, обеспечивающему существование многоволновой дифракции Брэгга излучаемой электромагнитной волны, согласно приведенным в п.2 выражениями (2) в отсутствие внешнего поля или выражениями (2а) при его наличии.

12. Лазер по п.9 или 10, отличающийся тем, что пространственно модулированная электродинамическая система выполнена по меньшей мере с двумя периодами пространственной модуляции электромагнитных свойств, из которых по крайней мере для одного периода одновременно выполняются условия синхронизма, описываемые выражениями (1) в отсутствие внешнего поля и выражениями (1а) при его наличии, приведенными в п.1, и условия многоволновой дифракции Брэгга, описываемые приведенными в п.2 выражениями (2) в отсутствие внешнего поля и выражениями (2а) при его наличии, а для всех остальных выполняются или условия синхронизма, описываемые выражениями (1) или (1а), или условия, описываемые выражениями (2) или (2а), или условия, описываемые только выражениями (2) или (2а).

13. Лазер по п.9 или 10, отличающийся тем, что по крайней мере один фотонный кристалл пространственно модулированной электродинамической системы выполнен также таким образом, что на каждом его участке в окрестности точки r достигается условие s-кратного вырождения корней дисперсионного уравнения, описывающего связь между волновым числом дифрагирующего в кристалле фотона с частотой фотона в отсутствие электронного пучка, причем в окрестности точки r в присутствии электронного пучка зависимость мнимой части решения дисперсионного уравнения от плотности электронного пучка определяется выражением (3), приведенным в п.5.

14. Лазер по п.9 или 10, отличающийся тем, что он снабжен по меньшей мере двумя источниками пучков электронов с возможностью генерации пространственно разнесенных пучков электронов, преимущественно распространяющихся параллельно и/или концентрично друг относительно друга.

15. Лазер по п.9 или 10, отличающийся тем, что пространственно модулированная электродинамическая система выполнена по меньшей мере с одним каналом для проводки пучка электронов.

16. Лазер по п.9 или 10, отличающийся тем, что пространственно модулированная электродинамическая система снабжена устройством для изменения положения упомянутой электродинамической системы по отношению к вектору скорости пучка электронов.


наверх