Nowadays gyrotrons have a great potential as efficient sources of terahertz (THz) radiation. However, they still suffer significantly from excessive ohmic load of cavity walls and spurious radiation appearing inside the gyrotron cavity. A numerically efficient method to consider these effects is suggested. It allows us to reduce a boundary value problem for a longitudinally inhomogeneous (irregular) open waveguide with impedance walls (which models a gyrotron cavity) to a set of ordinary differential equations (SODE) without any simplifying assumptions. Effects of ohmic losses and mode conversion on resonant frequencies and quality factors of THz gyrotron cavity are investigated in details. It is shown that amplitudes of spurious modes can be comparable with the operational one at the output section of the THz gyrotron cavity. Also a rapid convergence of the obtained results with respect to the number of modes considered is demonstrated. Specific calculations were performed for the cavity of THz gyrotron developed in Fukui University, Japan (FU CW III) designed to operate on the TE3,5 mode.
В даний час гіротрони є перспективними джерелами терагерцового (ТГц) випромінювання. Однак, вони мають надзвичайно високі омічні втрати на
стінках резонатор&а і випромінювання, яке з"являється в резонаторі гіротрона. Пропонується ефективний метод для розгляду цих ефектів. Він дозволяє
без будь-яких спрощень звести крайову задачу для поздовжньо неоднорідного (нерегулярного) відкритого хвилеводу з імпедан&сними стінками (резонатор гіротрона) до системи звичайних диференціальних рівнянь (СЗДУ). Детально досліджено вплив омічних втрат і конверсії мод на резонансні частоти і добротності резонатора ТГц гіротрона. Показано, що амплітуди паразитних мод можу&ть бути порівнянні з робочою модою у вихідному перерізі резонатора ТГц гіротрона. Також показана швидка збіжність запропонованого методу з урахуванням числа розглянутих мод. Конкретні розрахунки були виконані для резонатора ТГц гіротрона розробленого& в університеті Фукуї, Японія, який працює на моді TE [3,5].
В настоящее время гиротроны являются перспективными источниками терагерцового (ТГц) излучения. Однако, работа ТГц гиротронов существенно осложняется действием чрезвычайно высоких омических& нагрузок на стенки резонатора и появлением побочного излучения. Предлагается эффективный метод рассмотрения этих эффектов. Он позволяет без каких-либо упрощений свести краевую задачу для продольно неоднородного (нерегулярного) открытого волновода с &импедансными стенками (которым моделируется резонатор ТГц гиротрона) к системе обыкновенных дифференциальных уравнений (СОДУ). Детально исследовано влияние омических потерь и конверсии мод на резонансные частоты и добротности резонатора ТГц гиротрона&. Показано, что амплитуды паразитных мод могут быть сравнимы с рабочей модой в выходном сечении резонатора ТГц гиротрона. Также показана быстрая сходимость предложенного метода относительно числа рассматриваемых мод. Конкретные расчеты были выполнены& для резонатора ТГц гиротрона разработанного в университете Фукуи, Япония, который работает на моде TE [3,5].
