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].

В рамках усредненного описания электронно-волнового взаимодействия, а также на основе прямого моделирования PIC (particle in cell) показана возможность генерации ультракоротких импульсов субтерагерцевого и терагерцевого диапазонов с использованием циклотронного механизма сверхизлучения (СИ) сгустков электронов, движущихся по винтовым траекториям в однородном магнитном поле. В условиях существенной сверхразмерности волноводного тракта селективное возбуждение рабочей моды обеспечивается при движении электронного сгустка с поступательной скоростью, близкой к групповой скорости излучаемого импульса СИ. DOI: 10.21883/PJTF.2017.18.45030.16878