1.3. Классификация электронных и квантовых приборов свч и оптического диапазонов

В настоящее время разработано много приборов, отличаю­щихся как принципом действия, так и областью применения. На рис. 1.2 приведена классификация электронных приборов СВЧ, а на рис. 1.3 — квантовых приборов. Данная классификация не претендует на полноту и не является единственно возможной.

Электровакуумные приборы СВЧ диапазона могут быть по ха­рактеру энергообмена разделены на приборы типов О и М. В при­борах типа О происходит преобразование кинетической энергии электронов в энергию СВЧ поля в результате торможения элек­тронов этим полем. Магнитное поле или не используется совсем, или применяется только для фокусировки электронного потока и принципиального значения для процесса энергообмена не имеет. В приборах типа М, которые еще также называются приборами со скрещенными полями (потому что постоянное магнитное поле перпендикулярно постоянному электрическому полю, ускоряюще­му электроны) в энергию СВЧ поля переходит потенциальная энергия электронов.

Рис. 1.2

По продолжительности взаимодействия с СВЧ полем приборы разделяются на приборы с кратковременным (прерывным), и длительным (непрерывным) взаимодействием. В первом случае используется взаимодействие с СВЧ полем резонаторов, а во вто­ром — с бегущей электромагнитной волной.

Приборы с кратковременным взаимодействием одновременно являются приборами типов О (пролетные и отражательные клис­троны). Приборы с длительным взаимодействием могут быть как типа О — ЛБВ, ЛОВ, так и типа М — ЛБВМ, ЛОВМ_, магнетрон, платинотрон, ми­трон.

По типу управления электронным потоком при­боры подразделяются на приборы с электростатиче­ским и динамическим управ­лениями.

В полупроводниковых приборах СВЧ выделяются группа диодов с отрица­тельным сопротивлением и группа СВЧ транзисто­ров.

Квантовые приборы (см. рис. 1.3) обычно разделяются на два класса в зависимости от диапазона рабочих частот. В СВЧ диапазоне это мазеры и квантовые стандарты частоты, а в оптичес­ком— лазеры. Затем лазеры подразделяются в зависимости от агрегатного состояния активного вещества на газовые, твердо­тельные, жидкостные, полупроводниковые. Хотя используемые в квантовой электронике полупроводники являются твердыми тела­ми, полупроводниковые лазеры выделены в отдельную группу в связи с тем, что характер генерации в полупроводниках сущест­венно отличается от генерации в обычных твердотельных кван­товых генераторах.

Рис. 1.3

В зависимости от режима работы различают лазеры, работаю­щие в непрерывном режиме, в импульсном режиме с длительно­стью импульсов с,режиме гигантских, импульсов с длительностью с ирежиме синхронизации мод, при котором длительность импульса может быть с.

Распределение приборов СВЧ по диапазону частот, показано на рис. 1.4, где I — мощные приборы (свыше 100 Вт); II — маломощные (менее 1Вт). Промежуточное положение занимают приборы средней мощности (1—100 Вт), которые на рисунке не приведены. Распределение квантовых приборов по диапазону час­тот приведено на рис. 1.5. Следует отметить, что приборы по­стоянно совершенствуются, и поэтому приведенное распределение может носить только ориентировочный характер.

Достигнутый уровень выходной мощности некоторых мощных приборов СВЧ в непрерывном режиме работы в зависимости от частоты приведен на рис. 1.6. (1— усилительные клистроны; 2 — ЛБВ; 3— триоды; 4— гиротрон).

Рис. 1.4

В области миллиметровых волн наибольшей выходной мощностью в непрерывном режиме обла­дают гиротроны, к которым последние годы возник повышенный интерес в связи с разработкой радиолокационных и связных си­стем в миллиметровом диапазоне.