波包在旅行波管中的超指数增幅
等离子体物理
2025-04-22 v1
摘要
我们对旅行波管（TWT）中的波包传播进行分析，采用解析和数值方法。TWT 的设计本质上是指由真空中类似铅笔的电子束与由慢波结构（SWS）导波的电磁波相互作用。我们将电子束表示为一维电子流，将 SWS 表示为等效传输线模型。解析分析基于 TWT 的拉格朗日场论。对一维空间中波包传播的数学分析基于相应的欧拉-拉格朗日方程，这些方程在时间和空间上都是二阶微分方程。波包传播分析较为复杂，我们发展了一个高效的数值算法来高效地进行分析。特别是，当初始脉冲在输入端口具有高斯形状时，它在通过 TWT 传播后获得非高斯特征。这些特征包括：（i）超指数（快于指数）增幅，（ii）脉冲频谱向更高频率偏移，以及（iii）脉冲形状的变化，当脉冲频率带包含从稳定向不稳定的过渡点时，这种变化尤为显著。
引用
@article{arxiv.2504.14079,
title = {Super-exponential Amplification of Wavepacket Propagation in Traveling Wave Tubes},
author = {Kasra Rouhi and Filippo Capolino and Alexander Figotin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.14079},
year = {2025}
}