Лаборатория перспективных исследований по миллиметровому и терагерцовому излучению

В лаборатории проводятся научные исследования по принципиально новым методам генерации и диагностики терагерцового излучения, а также по широкому кругу практических приложений электромагнитных колебаний в интервале от СВЧ-излучения до терагерцового диапазона.

Основные направления проводимых в лаборатории экспериментальных и теоретических исследований:

• генерация субмиллиметрового и терагерцового излучения в плазме в условиях накачки в ней сильной ленгмюровской турбулентности пучком релятивистских электронов;
• генерация субтерагерцового излучения по двустадийной схеме в планарном мазере на свободных электронах;
• СВЧ-нагрев плазмы в газодинамической ловушке с использованием электронного циклотронного резонанса;
• частотно-селективные квазиоптические системы для субмиллиметрового и терагерцового диапазонов излучения;
• воздействие мощного СВЧ-излучения на различные вещества с целью создания принципиально новых технологий, веществ и материалов.

Исследования осуществляются в следующих секторах лаборатории:

• Сектор генерации субмиллиметрового излучения в плазме при релаксации мощного релятивистского электронного пучка – А.В. Аржанников (arzhannikov@phys.nsu.ru);
• Сектор генерации субмиллиметрового излучения по двухстадийной схеме в планарном мазере на свободных электронах – С.Л. Синицкий (S.L.Sinitsky@inp.nsk.su);
• Сектор частотно-селективных квазиоптических систем от миллиметровых волн до терагерцового диапазона – С.А. Кузнецов (SAKuznetsov@nsm.nsu.ru);
• Сектор применения СВЧ-излучения для нагрева плазмы с использованием электронного циклотронного резонанса – П.А. Багрянский (p.a.bagryansky@inp.nsk.su);
• Сектор мощного СВЧ-воздействия для получения новых материалов – П.В. Калинин (p.v.kalinin@inp.nsk.su).

Уникальные научные результаты работы лаборатории: 

• на слиянии двух плазменных волн осуществлена генерация мощного потока излучения в области длин волн до 0.6 мм; 
• в двухканальном планарном мазере с шириной канала, превышающей длину волны излучения более чем на порядок величины, достигнута синхронная одночастотная генерация в окрестности длины волны 4 мм; 
• на основе микроструктур субволновой топологии созданы уникальные частотно-селективные приборы для интервала длин волн от 4 мм до 0.1 мм;
• на установке «газодинамическая ловушка» (ГДЛ) в ИЯФ СО РАН создана система электронно-циклотронного нагрева плазмы СВЧ-излучением на частоте около 50 ГГц с импульсной мощностью масштаба 0.5 МВт; 
• в СВЧ-реакторах воздействием мощного излучения на частотах 2.45 и 24 ГГц на различные вещества и материалы продемонстрировано сокращение более чем на порядок величины времени для осуществления химических реакций, при сохранении эффективности выхода конечного продукта. 

Генерация субмиллиметрового и терагерцового излучения большой импульсной мощности имеет большое значение для решения задач обороны и безопасности, а также использования ближнего космоса в интересах страны. Получение высокой (~1 кэВ) электронной температуры плазмы за счет использования электронного циклотронного нагрева открыло возможность создания источника нейтронов, который необходим для развития безопасной ядерной энергетики. Создаваемые частотно-селективные приборы миллиметрового и терагерцового диапазонов используются при проведении научных исследований в этих диапазонах и имеют хорошую перспективу использования в системах связи, высокоэффективного обнаружения скрытых объектов в системах безопасности. 

Фундаментальные научные исследования лаборатории получили поддержку Российского научного фонда в виде грантов по двум направлениям: генерации терагерцового излучения в плазме при релаксации сильноточного релятивистского электронного пучка и электронному циклотронному нагреву плазмы в открытой магнитной ловушке ГДЛ. 

Кафедра физики плазмы Физического факультета НГУ 
Институт ядерной физики СО РАН