Зотова Ирина Валерьевна
ведущий научный сотрудник
д.ф.-м.н.
Образование:
Закончила радиофизический факультет Горьковского государственного университета им. Н.И.Лобачевского в 1990 г., специальность – радиофизика и электроника. В 1998 году защитила кандидатскую диссертацию по теме «Эффекты канализации и сверхизлучения в активных электронных волноводах и резонаторах», специальность - 01.04.04 физическая электроника, научный руководитель – проф. Н.С.Гинзбург. В 2014 защитила диссертацию на соискание ученой степени д.ф.-м.н. «Генерация, усиление и нелинейная трансформация импульсов сверхизлучения релятивистскими электронными пучками и сгустками» по специальности 01.04.03 (радиофизика).
Область научных интересов:
Эффекты сверхизлучения электронных сгустков и разработка методов генерации ультракоротких электромагнитных импульсов на этой основе, лазеры на свободных электронах, гиротроны
Профессиональная карьера:
С момента окончания университета работаю в ИПФ РАН в должностях стажера-исследователя, мнс, нс, снс, внс в отделе высокочастотной релятивистской электроники (110)
Награды, премии, гранты:
1. Грант Президиума РАН победителям проектов конкурса-экспертизы молодых ученых, 2002-2003 г «Генерация ультракоротких электромагнитных импульсов при вынужденном встречном рассеянии мощной волны накачки на релятивистском электронном сгустке.
2. Руководитель гранта РФФИ №05-02-17553 «Эффект сверхизлучения при вынужденном встречном рассеянии волны накачки на релятивистском электронном сгустке, как метод генерации когерентных коротковолновых импульсов», 2005-2007.
3. Руководитель гранта РФФИ 08-02-01059, Эффект усиления ультракоротких электромагнитных импульсов при распространении вдоль квазистационарных электронных потоков (теория и эксперимент) 2008-2010 г.
4. Руководитель гранта РФФИ 12-08-00628-а Эффекты компрессии, самоиндуцированной прозрачности и остановки ультракоротких электромагнитных импульсов при резонансном взаимодействии с пучками невозбужденных классических осцилляторов: теория, моделирование и экспериментальное тестирование 2012-2014
Педагогическая деятельность:
1. 2007-2008 г. Руководство бакалаврской работой студента Радиофизического факультета ННГУ Захарова А.
2. 2008-2009 Руководство бакалаврской работой студента ВШОПФ ННГУ Железнова И.В.
3. 2011-2012 г. Руководство магистерской работой студента ВШОПФ ННГУ Железнова И.В.
Количество публикаций:
Статьи в реферируемых журналах – 67, публикации в сборниках конференций - 26
Наиболее значительные работы и результаты:
Основные публикации
1. Гинзбург Н.С., Зотова И.В., Сергеев А.С. Циклотронное сверхизлучение движущегося электронного сгустка в условиях группового синхронизма, Письма в ЖЭТФ, 60, 501 (1994).
2. В.Г.Шпак, М.И.Яландин, Н.С.Гинзбург, А.С.Сергеев, Зотова И.В., А.Д.Р.Фелпс, А.В.Кросс, С.М.Виггинс Новый источник ультракоротких микроволновых импульсов, основанный на эффекте сверхизлучения субнаносекундных электронных сгустков. ДАН, 365, 50 (1999).
3. N.S.Ginzburg, A.S.Sergeev, I.V.Zotova, et al Experimental observation of cyclotron superradiance under group synchronism conditions Phys.Rev.Lett., 78, 2365 (1997).
4. S.D.Korovin, A.A.Eltchaninov, V.V.Rostov, V.G.Shpak, M.I.Yalandin, N.S.Ginzburg, A.S.Sergeev, I.V.Zotova Generation of Cherenkov superradiance pulses with a peak power exceeding the power of driving short electron beam Phys.Rev.E 74, 016501 (2006)
5. N.S.Ginzburg, A.S.Sergeev, I.V.Zotova, Self-Induced Transparency and Electromagnetic Pulse Compression in a Plasma or an Electron Beam under Cyclotron Resonance Conditions Phys. Rev. Lett. 105, 265001 (2010)
6. N. S. Ginzburg, A. M. Malkin, A. S. Sergeev, I.V. Zotova, V.Yu. Zaslavsky, and I.V. Zheleznov 3D Quasioptical Theory of Terahertz Superradiance of an Extended Electron Bunch Moving Over a Corrugated Surface Phys.Rev.Lett., 110, 184801 (2013)
7. N.S.Ginzburg, I.V.Zotova, A.S.Sergeev, V.Yu.Zaslavsky, I.V.Zheleznov High powerterahertz-range planar gyrotrons with transverse energy extraction Phys Rev Lett. 108, 105101(2012)
8. N. S. Ginzburga), G. G. Denisov, M. N. Vilkov, A. S. Sergeev, I. V. Zotova, S. V. Samsonov, and S. V. Mishakin Generation of trains of ultrashort microwave pulses by two coupled helical gyro-TWTs operating in regimes of amplification and nonlinear absorption PHYSICS OF PLASMAS 24, 023103 (2017)
9. N. S. Ginzburg, A. M. Malkin, A. S. Sergeev, I. V. Zheleznov, I. V. Zotova, V. Yu. Zaslavsky, G. Sh. Boltachev, K. A. Sharypov, S. A. Shunailov, M. R. Ul’masculov, and M. I. Yalandin Generation of Sub-Terahertz Superradiance Pulses Based on Excitation of a Surface Wave by Relativistic Electron Bunches Moving in Oversized Corrugated Waveguides Phys. Rev. Lett. 117, 204801 (2016)
10. N. S. Ginzburg, A.W. Cross, A. A. Golovanov, G. A. Mesyats, M. S. Pedos, A. D. R. Phelps, I. V. Romanchenko, V. V. Rostov, S. N. Rukin, K. A. Sharypov, V. G. Shpak, S. A. Shunailov, M. R. Ulmaskulov, M. I. Yalandin, I. V. Zotova Generation of Electromagnetic Fields of Extremely High Intensity by Coherent Summation of Cherenkov Superradiance Pulses Phys. Rev. Lett. 115, 114802 (2015)
Основные результаты
1. В результате теоретических и экспериментальных исследований классических аналогов эффекта сверхизлучения Дике реализован метод генерации предельно коротких электромагнитных импульсов миллиметрового диапазонов. На этой основе с использованием в качестве источников электронов сильноточных ускорителей РАДАН со взрывоэмиссионными катодами в миллиметровом диапазоне создан новый класс генераторов импульсного электромагнитного излучения, обладающих уникальными характеристиками – высокой (гигаваттной) пиковой мощностью импульсов при ультракороткой (субнаносекундной) длительности.
2. Проанализирована специфика усиления коротких электромагнитных импульсов при распространении вдоль стационарных неравновесных электронных потоков с групповой скоростью отличной от поступательной скорости частиц. Показано, что вследствие постоянной подпитки одного из фронтов импульса электронами, не имеющими начальной модуляции, пиковая мощность излучения может существенно превышать мощность электронного потока. Одновременно имеет место значительное сокращение длительности (нелинейная компрессия) импульса. На основе указанного эффекта в миллиметровом диапазоне длин волн экспериментально получены импульсы с рекордно короткой длительностью менее 100 пс;
3. Теоретически исследованы эффекты самоиндуцированной прозрачности, возникающие при распространении коротких электромагнитных импульсов в прямолинейных электронных потоках в условиях циклотронного резонанса. Показано, что в таких условиях начальный импульс трансформируется в солитон, форма которого найдена аналитически. Показана возможность использования указанных эффектов для нелинейной компрессии мощных микроволновых импульсов с 2.5-3 кратным увеличением пиковой мощности, а при встречном распространении – для управления групповой скоростью импульсов вплоть до их полной остановки и формирования неподвижных солитонов.
4. Для генерации импульсов СИ в коротковолновой части миллиметрового и субмиллиметровом диапазонах предложено использовать эффект черенковского сверхизлучения протяженных электронных сгустков, прямолинейно движущихся в сверхразмерных гофрированных волноводах. В экспериментах с использованием указанного механизма на частоте 150 ГГц получены субнаносекундные импульсы с рекордным уровнем мощности до 70 МВт.
5. Разработана теоретическая модель, описывающая трансформацию спонтанного излучения резкого фронта токового импульса в индуцированное черенковское излучение с определенной фазой. Развитая модель позволяет описать как режимы квазинепрерывныой генерации, так и формирование импульсов сверхизлучения (СИ) протяженными электронными сгустками. Инициация формирования импульсов СИ излучением токового открывает возможность когерентного суммирования излучения, генерируемого в нескольких параллельных каналах. Такая схема была экспериментально реализована в ИЭФ УрО РАН и ИСЭ СО РАН для 4-х канального сверхизлучательного генератора, в результате чего в сантиметровом и миллиметровом диапазонах были получены импульсы СИ рекордного мультигигаваттного уровня мощности.
6. Проведено обобщение самосогласованной модели гиротронов с нефиксированной продольной структурой поля с учетом конечности времени пролета электронов через пространство взаимодействия (т.е. с учетом реального наклона электронной характеристики относительно дисперсионной характеристики волны), изменения продольного импульса частиц, а также с учетом воздействия внешнего сигнала путем модификации известного излучательного граничного условия. На основе развитой модели исследовано усиление стационарных и импульсных сигналов в гиро-ЛБВ в режиме касания дисперсионных характеристик, обеспечивающем максимальную ширину полосы усиления, исследованы процессы захвата внешним сигналом частоты и фазы гиротронов с низкодобротными резонаторами, показана возможность существенного снижения бифуркационных токов при переходе к автомодуляционным режимам генерации и продемонстрирована возможность существенного расширения полосы хаотической генерации в гиротронах.
