ПАНТ №6 2023

PAST №6 2023

In the cubic nonlinear approximation, we analyze the processes of generating the electric pump field by an electron beam and its effect on the amplification of space charge waves (SCW) in the amplification section of a parametric superheterodyne free-electron laser (FEL). We found that the generated pump electric field amplitude is within 21…33% of the amplitude of the external pump electric field. We showed that the generated pump electric field is in phase with the external one. It leads to an increase in the growth increments of SCW; therefore, the length of the SCW amplification section is reduced by 22%. We found out that this field does not destroy the mode of amplification of multi-harmonic SCW. Thus, the studied effect makes it possible to create FELs with smaller longitudinal dimensions and powerful electromagnetic waves with a complex multi-harmonic spectrum.
PACS: 41.60.Cr, 52.59.Ye

У кубічному нелінійному наближенні проаналізовано процеси генерації електронним пучком електричного поля накачки та його вплив на підсилення хвиль просторового заряду (ХПЗ) у секції підсилення параметричного супергетеродинного лазера на вільних електронах (ЛВЕ). Встановлено, що амплітуда генерованого електричного поля накачки знаходиться у межах 21…33% від амплітуди зовнішнього електричного поля накачки. Показано, що генероване електричне поле накачки знаходиться у фазі із зовнішнім полем накачки. Це призводить до збільшення інкремента зростання ХПЗ, а отже довжина секції підсилення ХПЗ зменшується на 22%. Виявлено, що таке поле не руйнує режим підсилення мультигармонічних ХПЗ. Досліджуваний ефект дає змогу створювати ЛВЕ з меншими поздовжніми розмірами та потужними електромагнітними хвилями зі складним мультигармонічним спектром.