Отзыв научного руководителя (Трансформация мод и излучение зарядов в круглом волноводе с однородной и двухслойной областями)

В диссертационный совет Д 212.232.44 от Тюхтина Андрея Викторовича Адрес: 198302, Санкт-Петербург, пр. Сгачек, д.101, корп.1, кв.б!5 Телефон: -~7 921 339 76 81 Электронная почта: аяупЬ6пДазрЬи.гп Место работы: Санкт-Петербургский государственный университет Должность: профессор Отзыв научного руководителя на диссертационное исследование А.А. Григорьевой «Трансформация мод и излучение зарядов в круглом волноводе с однородной и двухслойной областями», представленное на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.03 — «Радиофизика» Диссертационная работа А.А, Григорьевой, в основном, посвящена аналитическому и численному исследованию процессов излучения заряженных частиц в волноводах с частичным диэлектрическим заполнением н поперечными границами. Однако анализируются также и задачи в традиционной для теории волноводов постановке, когда падающее на поперечную границу поле представляет собой отдельную волноводную моду.

Данная тематика представляет интерес как для развития фундаментальной области радиофизики — теории волноведущих структур с заполнением — так и для ряда приложений. Среди них можно назвать разработку новых методов генерации терагерцового и гигагерцового излучения, развитие кильватерного метода ускорения заряженных частиц. развитие новых способов диагностик пучков частиц. Актуальность тематики подчеркивается тем, что известные к настоящему времени структуры, предназначенные, частности, для целей кильватерного ускорения, имеют относительно небольшую длину, так как изготавливаются из весьма непростых в обращении и дорогостоящих материалов (металлокерамики, искусственный алмаз и др.).

Поэтому исследование взаимодействия поля пучка частиц с поперечными границами представляется весьма существенным для приложений, Между тем, в литературе при анализе задач с пучковым возбуждением таких структур, как правило, ограничиваются рассмотрением бесконечного регулярного волновода. В тех редких случаях, когда рассматривается поперечная граница раздела в волноводе, возбуждаемом пучком заряженных частиц, речь обычно идет о контакте двух поперечно однородных областей.

Между тем, пучок движется в вакуумном канале, наличие которого принципиально усложняет решение подобных задач. В работе рассмотрено несколько задач описанного выше типа. Прежде всего, анализируется взаимодействие волноводной моды с границей между однородной и двухслойной областями. При этом рассматривается падение моды как со стороны однородной области, так и со стороны двухслойной области.

Основное внимание уделяется такой ситуации, когда однородная область и центральная часть двухслойной области являются вакуумными. Задача решается с помощью разложений отраженного и проходящего полей по собственным функциям поперечных операторов. Коэффициенты в разложениях определяются бесконечной системой алгебраических уравнений, Проведенное аналитическое исследование„а также численный ана~зиз, позволили сделать ряд существенных физических выводов. К примеру, было показано, что даже при задании эванесцентной (местной) падающей волны происходит генерация распространяющихся мод в отраженном и проходящим полях. Далее анализируется излучение заряда, который вылетает из двухслойной области и влетает в чисто вакуумную область. При этом предполагается. что в двухслойной области выполнено условие генерации излучения Вавилова-Черенкова.

Решение такого рода задач значительно сложнее, чем при задании отдельной падающей моды. Излучение является не монохроматическим. Его основная часть, имеющая дискретный частотный спектр, представляется в виде двойной суммы (по частотам и модам). Главное внимание в данной задаче уделяется наиболее интересному эффекту — выходу излучения Вавилова-Черенкова в вакуумную область (его можно назвать черенковско-переходным излучением).

Особое внимание к этому процессу объясняется тем, что подобный источник излучения может рассматриваться как возможный конкурент для традиционных источников излучения в высокочастотной электронике. Кроме аналитического исследования, в работе приведен ряд численных примеров. Они показывают, в частности, что возможна реализация как мультичастотного, так и монохроматического черепковско-переходного излучения.

Третья глава посвящена исследованию задачи, сходной с рассмотренной во второй главе, однако с той разницей. что теперь точечный заряд влетает в двухслойную область волновода. При этом особое внимание уделяется части поля излучения с дискретным частотным спектром в двухслойной области. В случае неограниченного волновода данное поле представляет собой излучение Вавилова-Черенкова, которое в волноводах зачастую называется кильватерным полем.

В работе показано, что, при наличии границы вакуум— двухслойная область, это поле становится «редуцнрованнымтс оно состоит из цугов, длина которых определяется групповыми скоростями соответствующих мод. Процесс «отрезания» мод может носить весьма сложный характер (примеры такого процесса приведены в работе).

Полученные в диссертации результаты указывают на существенную значимость работы для развития фундаментальных представлений об излучении частиц в волноведущих структурах. Результаты представляют ценность и для ряда приложений в ускорительной физике и высокочастотной электронике. Основные результаты опубликованы в двух статьях в ведущих международных журналах, входящих в базы данных "%еЬ оГ Вс1епсе" и "Бсорпз", и в одной статье в журнале из списка ВЛК.

Они докладывались на многих конференциях ~отмечут что труды некоторых из них индексируются в базе "Бсорпз"). Почти на всех конференциях А.А. Григорьева лично представляла свои результаты. В процессе работы над диссертацией Л.А. Григорьева проявила себя как сформировавшийся исследователь, хорошо владеющий как аналитическими, так и численными методами. Ее вклад в работу был решающим. Выбор методов исследования и обсуждение получаемых результатов проводились нами совместно, а наиболее трудоемкая часть работы — получение аналитических результатов и ржзработка на их основе численных алгоритмов — была проделана А.А. Григорьевой практически самостоятельно.

Оценивая работу ЛЛ. Григорьевой в целом, хочу отметить, что, по моему мнению, она представляет собой достаточно объемное, законченное и вполне оригинальное исследование, представляющее ценность как для теории процессов излучения заряженных частиц и пучков частиц, так и для потенциальных приложений. Диссертация полностью соответствует специальности 01.04.03 — «Радиофизика». На основании всего сказанного полагаю, что работа А.А. Григорьевой «Трансформация мод и излучение зарядов в круглом волноводе с однородной и двухслойной областями» может быть представлена к защите на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.03 — «Радиофизика». Научный руководитель ( „ф. доктор физ.-мат.

наук, профессор СПбГУ ~,ФУ А.В. Тюхтин .