粒子シミュレーションによるチェレンコフ・レーザの特性解析

堀之内 克彦  三田 雅樹  高橋 博之  塩沢 俊之  

誌名
電子情報通信学会論文誌 C   Vol.J78-C1   No.1   pp.1-8
発行日: 1995/01/25
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Print ISSN: 0915-1893
論文種別: 論文
専門分野: 電磁界理論
キーワード: 
チェレンコフ・レーザ,  相対論的電子ビーム,  平行平板導波路,  粒子シミュレーション,  非線形特性,  

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あらまし: 
誘電体薄膜を装荷した平行平板導波路と無限大の大きさの静磁界によって集束された平板状の相対論的電子ビームから構成されるチェレンコフ・レーザのモデルを考え,粒子シミュレーションとよばれる計算機シミュレーションの手法を用いて,従来解析的に取扱うのが困難であったチェレンコフ・レーザの非線形特性について詳しく調べ,次のような興味ある結果を得ている.まず,電磁波の増大は電子ビームの運動エネルギーが電磁界のエネルギーに移ることによって起こる.電磁波の振幅は初め指数関数的に増大するが,やがて電子が電磁波の電界に捕捉されるにつれて非線形性が強まり,電子の大部分が捕捉されると電磁波の振幅は飽和に達する.電磁波の振幅が指数関数的に増大する初期の段階ではシミュレーションで得られた結果は線形解析の結果とよく一致する.また,飽和時において電磁波が担うエネルギーを用いて電子ビームから電磁波へのエネルギー変換効率を求めている.