Відділ був створений 1 березня 1967 р.(наказ по ІРЕ АН УРСР № 66 від 30. 03. 1967р.), а фактично його формування було розпочате за ініціативою директора Інституту акад. АН УРСР О. Я. Усикова в 1966 р. докт. фіз.-мат. наук, проф. В.П. Шестопаловим з молодих співробітників – випускників Харківського держуніверситету.

Основними завданнями, що стояли перед відділом при його створенні, були:

•  розвиток фундаментальних теоретичних і експериментальних досліджень в області радіофізики відкритих електродинамічних систем, теорії дифракції та вакуумної електроніки;
•  створення нових джерел когерентного випромінювання електромагнітних хвиль мм та субмм діапазонів;
•  створення елементної бази та радіосистем у цих діапазонах.

Ці завдання визначалися необхідністю практичного використання високо когерентних джерел мм та субмм діапазонів довжин хвиль для діагностики термоядерної плазми, застосування в квантовій радіофізиці, випромінювання умов поширення мм і субмм радіохвиль, використання в когерентній радіолокації і так далі.

Науковою основою створення відділу були фундаментальні результати, отримані під керівництвом В.П. Шестопалова на створених ним кафедрах радіофізики та математичної фізики в Харківському держуніверситеті і в Харківському інституті радіоелектроніки, по розробці нових математично точних методів розв’язання широкого кола завдань математичної фізики, теорії дифракції і поширення електромагнітних хвиль, у тому числі методу задачі Рімана-Гільберта, а також інших методів аналітичної регуляризації інтегральних і парних суматорних рівнянь. Це дозволило розвинути математичну теорію дифракції в резонансній і короткохвильовій областях для широкого класу відкритих структур. Теоретичні та експериментальні дослідження процесів формування швидких електромагнітних хвиль дифракційного випромінювання електронним потоком, що рухається поблизу ґраток, за наявності зворотнього зв’язку на швидких хвилях були покладені в основу роботи нового класу джерел електромагнітних хвиль – генератор дифракційного випромінювання і послужили основою для створення нового наукового напряму – дифракційної електроніки.

При створенні відділу в його штаті було 12 чоловік, а саме:

1. В. П. Шестопалов – докт. фіз.-мат. наук, проф., зав. відділом;
2. О. О. Третьяков – ст. наук. спів., канд. фіз.-мат. наук;
3. С. О. Масалов – мол. наук. спів. канд. фіз.-мат. наук;
4. С. С. Третьякова – мол. наук. спів. канд. фіз.-мат. наук;
5. В. Г. Сологуб – мол. наук. спів.;
6. Б. К. Скринник – мол. наук. спів.;
7. Т. С. Литвиненко – мол. наук спів.;
8. О. В. Безуглий – мол. наук. спів.;
9. І. М. Балакліцький – провідний інженер;
10. А.О. Петрушін – інженер;
11. Т. М. Меліхова – інженер;
12. В. Г. Курін – інженер.

Першими аспірантами відділу з 1966г. були А. О. Кириленко та В. Є. Буданов.

Надалі, в процесі свого розвитку відділ поповнювався в основному молодими фахівцями і аспірантами Харківського державного університету (радіофізичний та механіко-математичний факультети), а також співробітниками і аспірантами, що раніше працювали під керівництвом В. П. Шестопалова, серед них: А. О. Кириленко, О.І. Цвик, В. В. Щербак, В. Є. Буданов, О.О. Костенко, Г.І. Хлопов, С. Д. Андренко, М. М. Суслов, О. О. Вертій, Ю. К. Сіренко, Е. і. Велієв, П. М. Мележик, В. К. Корнєєнков, В. Г. Курін, Б. К. Скринник, К. О. Лукін, Н. П. Яшина, С.С. Виноградов, В.М. Деркач, А. Ю. Поєдинчук, І.Є. Почаніна, О.Й. Носич, О.Є. Свєженцев, І. К. Кузьмичов, Ю. В. Свіщов, В. В. Яцик та ін.

Керівники відділу :

• 1966-1999 рр. В. П. Шестопалов, академік НАН України, доктор фіз.- мат. наук, професор;
• 1999-2002 рр. обов’язки керівника відділу виконував кандидат фіз. – мат. наук, ст. науковий співробітник Б. К. Скринник;
• 2002-2014 рр. П. М. Мележик, член-кореспондент НАН України, доктор фіз.- мат. наук, професор;
• 2014 р. і по теперішній час керівником відділу є кандидат фіз.- мат. наук, ст. науковий співробітник А. Ю. Поєдинчук.

Спочатку у відділі розвивалися два основні наукові напрями: резонансна теорія дифракції та дифракційна електроніка.

Резонансна теорія дифракції

Інтенсивні дослідження, спрямовані на створення електронних приладів, ліній передач та елементів вимірювальних трактів мм і субмм діапазонів довжин хвиль, привели до необхідності істотного розвитку аналітичних і чисельних методів вивчення електродинамічних характеристик відкритих резонаторів і ліній передач, періодичних структур і хвилеводів з різними неоднорідностями. З’ясувалося, що при аналізі цих характеристик особливу роль грають методи, ефективні в усьому частотному діапазоні, у тому числі і в характерній для мм діапазону резонансній області, в якій розміри розсіювачів мають порядок довжини хвилі або у декілька разів перевищують її. Тут виявляється неможливою заміна складної структури поля простою, як в довгохвильовому випадку, або побудова розв’язки на евристичній основі, як у квазіоптиці. Центр тяжіння теоретичних досліджень у цій області переміщається від асимптотичних і евристичних методів до точних в математичному відношенні методів математичної фізики, що спираються на потужну обчислювальну базу.

У 1961 р. З. С. Аграновичем, В. О. Марченком та В. П. Шестопаловим було розроблено новий метод розв’язання великого класу задач математичної фізики – метод задачі Рімана-Гільберта, головна ідея якого – виділення і явне аналітичне обернення статичної частини оператора задачі. Запропонований метод поступається по ефективності класичним точним методам теорії дифракції, а навпаки розширив область їх застосування, зробивши можливим розв’язання задач дифракції на смужкових гратках, діафрагмах у хвилеводах циліндричних розсіювачів зі щілинами, задач поширення хвиль у спіральних, кільцевих та щілинних хвилеводах і ін.(Г. М. Гестрина, В. М. Кошпарьонок, Т. С. Литвиненко, С. О. Масалов, В. Г. Сологуб, С. С. Третьякова, В. В. Щербак).

Основні ідеї методу задачі Рімана-Гільберта, значно розвинені у відділі, відбиті у ряді оригінальних робіт і узагальнені в монографії В. П. Шестопалова. Подальшим розвитком теорії та застосувань методу задачі Рімана-Гільберта фактично був закладений фундамент нового напряму в теорії дифракції – створювалися методи аналітичної регуляризації, що значно спираються на аналітичне перетворення початкових функціональних, матричних або інтегральних рівнянь з метою отримання максимально ефективних обчислювальних алгоритмів. Вперше ці методи знайшли застосування у традиційній для Інституту тематиці – теорії періодичних структур.

У 1960-1970 рр. група співробітників відділу плідно працювала над розвитком теорії, що дає можливість вивчати властивості періодичних структур з об’ємними елементами різних конфігурацій. У цей період була розв’язана проблема створення математичних методів, ефективних в найцікавішому, з точки зору різноманітності дифракційних властивостей ґраток, середньохвильовому діапазоні( Л. М. Литвиненко, С. О. Масалов, В. Г. Сологуб, В. Є. Буданов, А. О. Кириленко). Об’єктами дослідження були вибрані такі періодичні структури (смужкові ґратки плоского або ножового типу “жалюзі”, ґратки з циліндричних брусів кругового та прямокутного профілів, металеві та діелектричні відбивні грати, гребінки, ешелети та ін.), які найчастіше використовуються на практиці в різних областях радіофізики, в акустиці та гідродинаміці. Розв’язання цієї проблеми мало вирішальне значення для побудови сучасної теорії резонансного розсіяння хвиль періодичними структурами. Область застосування методів, ґрунтованих на ідеї часткового обернення оператора, в 1970-1980 рр. істотно розширена як на нові періодичні структури, так і на новий клас задач на кутові та стрибкоподібні неоднорідності у хвилеводах. Були досліджені властивості куточків, лінійних переходів, прохідних резонаторів, квазіоптичних куточків і ряду інших елементів одномодових і надрозмірних хвилеводів(А. О. Кириленко, Л. А. Рудь, Ю. К. Сіренко, В. Г. Сологуб, Н. П. Яшина). Питання застосування методу часткового обернення до матричних рівнянь типу згортки, характерних для цього класу задач, дослідження ефективності відповідних чисельних алгоритмів, порівняння ідей і результатів з іншими точними і асимптотичними методами викладені у монографії. В цілому, суть точних методів розв’язання граничних  задач дифракції, що розвивалися в цей період, полягало в розбитті оператора, що відповідає рівнянню першого роду, до якого зводиться кожна з досліджених задач, на два: один з них визначається “головною”, в тому або іншому сенсі частиною оператора задачі, а роль другого зводиться до внесення цілком безперервних «збурень» в остаточний  розв’язок. З використанням відомого оператора, оберненого до “головної” частини, проведено процедуру регуляризації (операція напівобернення) початкового рівняння першого роду. В результаті одержано рівняння другого роду фредгольмового типу (інтегральні або нескінченні алгебраїчні системи), однозначно розв’язані в заданому просторі.

Якщо головними причинами, що зумовили необхідність розвитку теорії дифракції на періодичних структурах (і на хвилеводних вузлах), були потреби вакуумної електроніки мм і субмм діапазонів і вимірювальної техніки, що освоює ці ж діапазони із залученням надрозмірних трактів і квазіоптичних принципів, то внутрішня логіка розвитку запропонованих математичних методів дозволила на сучасному етапі ставити та розв’язувати фундаментальні задачі значно ширшого класу, зокрема, задачу розсіяння на окремих тілах, що має важливі застосування в радіолокації і антенній техніці. З цією метою були розвинені  точні конструктивні методи розв’язання інтегральних та суматорных рівнянь із ядрами у вигляді тригонометричних функцій, приєднаних функцій Лежандра, поліномів Якобі, функцій Матьє та Бесселя. На основі цих методів досліджені власні та вимушені коливання двох- та трьохвимірних нескінченно тонких екранів із плоскою, аксіальною і сферичною симетріями. Встановлені різноманітні резонансні ефекти, досліджено нові типи відкритих ліній передач і резонансних систем (А. М. Радін, Е.І. Велієв, В. В. Веремій, С. С. Виноградов, О. Д. Виноградова, В. Г. Дудка, І. А. Вязьмітінов, В. М. Кошпарьонок, П. М. Мележик, А. Ю. Поєдинчук, Ю. О. Тучкін). Ці результати представлені в монографії В. П. Шестопалова.

Розроблені методи регуляризації розв’язання крайових задач теорії дифракції послужили основою для розвитку нового підходу з метою вивчення електродинамічних процесів у відкритих структурах: відкритих резонаторах, хвилеводних резонаторах, дифракційних ґратках, відкритих хвилеводах і тому подібних. На передньому етапі досліджуються несамоспряжені спектральні задачі з нелінійним входженням спектрального параметра, особливості аналітичного продовження резольвентных операторів задач дифракції в область комплексних значень частоти (чи іншого параметра). Ці особливості є по суті фундаментальними характеристиками відкритих структур, що визначають їх електродинамічні властивості і дозволяють зрозуміти природу і механізми формування аномальних і резонансних відгуків структур на зовнішнє збудження. Проблеми, що виникають при цьому, були вирішені на основі методу опратор-функції однієї або декількох комплексних змінних і теорії особливостей гладких відображень (А. В. Бровенко, В. М. Кошпарьонок, П. М. Мележик, О. Й. Носич, А. Ю. Поєдинчук, І. Є. Почаніна, А. Є. Свєженцев, Ю. В. Свіщов, Ю. К. Сіренко, Ю. О. Тучкін, В. В. Яцик, Н. П. Яшина). Отримані результати узагальнені в монографіях.

Важливий етап у дослідженнях, що проводилися у відділі в 1990-2010 рр., пов’язаний з розробкою нового класу методів теорії дифракції, що поєднують універсальність методу граничних інтегральних рівнянь першого роду з ефективністю методів регуляризації. Ці методи дозволили провести аналіз процесів резонансного розсіяння хвиль значною мірою довільними двовимірними електродинамічними структурами(А. Ю. Поєдинчук, В. Г. Дудка, Ю. І. Крутінь, Ю. В. Свіщов, О. В. Сулима, Ю. О. Тучкін). Основні результати цього напряму приведені в монографії.

В цілому, для фундаментальних теоретичних досліджень, що проводяться у відділі, характерні точна відповідність математичних моделей процесам поширення та розсіяння хвиль, що вивчаються, унікальний по повноті об’єм відомостей про фізику явищ дифракції у резонансній області частот, широка різноманітність геометрії розсіювачів та висока ефективність одержаних аналітичних та чисельних розв’язків.

Дифракційна електроніка

Дифракційна електроніка – це область вакуумної електроніки НВЧ, у якій для генерування висококогерентних електромагнітних коливань використовуються радіаційні явища, що виникають при русі впорядкованих груп заряджених частин поблизу металевих або діелектричних перешкод (зокрема, дифракційних ґраток) і об’ємні хвилі, що породжують, – ДВ. Основи дифракційної електроніки закладені і розвинені у відділі № 11 акад. В. П. Шестопаловим із учнями. Особливе значення для дифракційної електроніки має вивчення процесу формування швидких електромагнітних хвиль ДВ електронним потоком, що рухається поблизу ґраток, за наявності зворотнього  зв’язку на швидких хвилях. Таке ДВ є одним  з основ роботи нового класу джерел електромагнітних хвиль – ГДВ.

Базовими для розвитку дифракційної електроніки були перші результати теоретичних і експериментальних досліджень, отриманих під керівництвом В. П. Шестопалова співробітниками і аспірантами Харківського держуніверситету і Харківського інституту радіоелектроніки (1964-1966 рр.) : в наближенні заданого струму побудована точна теорія ДВ; проведено розробку і створення лабораторного макету електронного облаштування ДВ, який містив півсферичний відкритий резонатор (ВР) з “вузькими” (20 мм) дифракційними ґратками на плоскому дзеркалі (О. О. Третьяков, С. С. Третьякова, Е. І. Черняков, О. І. Цвик, В. В. Нерубенко). У 1966 р. Ф. С. Русинові та Г. Д. Богомолову (ІФП АН СРСР, Москва) вдалося збудити в імпульсному режимі коливання ДВ у півсферичному ВР, в якому плоске дзеркало повністю покривалося ґратками. Це стимулювало створення в подальшому приладів типу оротрон у Москві і ГДВ у Харкові, і розвиток експериментальних досліджень у дифракційній електроніці.

Перші результати експериментальних досліджень ГДВ у безперервному режимі були отримані у відд. № 11 на початку 1968 р. і опубліковані в роботах. У безперервному режимі генерації в короткохвильовій частині мм діапазону вихідна потужність ГДВ складала більше 1 Вт, що на декілька порядків перевищувало середню потужність оротрона. Це вказувало на перспективу розвитку ГДВ для практичного використання їх у науці і техніці.

Проблеми дифракційної електроніки різноманітні. Вони зажадали постановки  та розвязання таких задач, які у класичній електроніці відсутні. З них можна умовно виділити три найбільш важливі напрями досліджень : властивості самого дифракційного випромінювання і дифракційних ґраток; електродинамічні властивості складних відкритих резонаторів мм діапазону; особливості ГДВ як автоколивальної системи.

У теорії ДВ широке поширення отримала концепція заданого струму, успіхи якої пов’язані з розвитком нових методів теорії дифракції. Модель заданого струму дала можливість досліджувати характеристики ДВ і електродинамічні властивості дифракційних ґраток у плані їх застосування в електроніці. В результаті проведених досліджень визначені умови виникнення випромінювання, його потужність, напрям, частотні і поляризаційні властивості, знайдені оптимальні геометричні параметри ґраток; вивчені аномалії Вуда; показана перспективність використання ефекту цього випромінювання в мм і субмм діапазонах довжин хвиль (О. О. Третьяков, В. Г. Сологуб, С. О. Масалов, А. О. Кириленко).

Експериментальні дослідження ДВ від заздалегідь промодульованого електронного потоку в мм діапазоні стали можливими завдяки розробці ефективних модуляторів цього діапазону – малогабаритних ГДВ. На їх основі створений квазіоптичний вимірювальний комплекс, що дозволив вивчити тонку структуру ДВ, пов’язану з випромінюванням, обумовленим подовжніми і поперечними електронними хвилями, а також з його поляризаційними властивостями (О. О. Вертій, О. І. Цвик, В. В. Нестеренко). Експериментально зареєстровано випромінювання об’ємних хвиль мм діапазону від немодульованого зовнішнім сигналом електронного потоку, що пролітає поблизу дифракційних ґраток, що доводить існування “внутрішнього” зв’язку (автомодуляції) електронного потоку з випромінюванням в класичних дослідах Сміта-Парсела (Б. К. Скринник, В. К. Корнєєнков, М. Ю. Демченко).

Застосування ВР в якості коливальної системи ГДВ дозволило подолати ряд технологічних труднощів і забезпечити досить велику інтенсивність збуджуваних полів. ВР служить резонансним фільтром частот і кутів спонтанного ДВ і утворює канал селективного зворотнього зв’язку. Окрім цих резонансів, в ГДВ потрібне здійснення третього резонансу – умови випромінювання, яке позв’язує початкову швидкість електронів з періодом ґраток, частотою і кутом випромінювання. При відхиленні параметрів від їх резонансних значень помітні флуктуації сигналів або взагалі не з’являються, або швидко затухають завдяки високій добротності ВР. У зв’язку з цим вихідний сигнал ГДВ набуває кращі в порівнянні з класичними приладами спектральні та шумові характеристики.

Особливістю застосування ВР у мм діапазоні являється не велике (у порівнянні з оптичним діапазоном) перевищення його розмірів над довжиною хвилі, внаслідок чого квазіоптична теорія ВР не завжди правильно описує реальні ВР мм діапазону. Ця обставина зажадала розробки нової теорії власних та вимушених коливань у ВР при довільному співвідношенні його розмірів до довжини хвилі. З цією метою було розвинено математично точні методи розрахунку збуджуваних полів у ВР з циліндричними дзеркалами, а також у симетричних і напівсиметричних ВР зі сферичними дзеркалами. За допомогою методу задачі Рімана-Гільберта уперше вдалося побудувати спектральну теорію двовимірних ВР з циліндричними дзеркалами з діелектричними включеннями і доказати, що спектру власних частот таких структур – дискретний. Розвинено новий підхід у теорії збудження ВР нелінійними струмами. Відмова від традиційного в електроніці модового підходу і застосування методу функції Гріна дозволило вирішити важливе для практики завдання розрахунку ефективності збудження поля ВР з урахуванням випромінювання джерела у вільний простір і розрахувати поля усередині і поза резонансним об’ємом ВР. Побудована теорія розглядає ВР і джерело як єдину систему, що підлягає самоузгодженому розрахунку. Вона носить точніший характер, ніж відома теорія збудження ВР, і враховує специфіку енергетичного балансу у ВР з джерелом (В. П. Шестопалов, К. О. Лукін, А. Ю. Поєдинчук). Проведені експериментальні дослідження ВР з дифракційними ґратками дозволили проаналізувати поведінку коливань у такій складній електродинамічній системі поблизу критичних точок спектру. Виявлено коливання типу “шепочуча галерея”, збуджуване на поверхні сферичного дзеркала напівсиметричного ВР, передбачене спектральною теорією (І. К. Кузьмичов).

Для дослідження резонаторів, що використовуються у ГДВ, запропоновано нові експериментальні методи: візуалізація яскравісного рельєфу електромагнітного поля ВР; радіоголографія з опорним резонансним полем; вимір перерізу зворотнього розсіяння на мм і субмм хвилях; електродинамічне моделювання ефекту дифракційного випромінювання в реальних ГДВ; візуалізація полів у об’ємі ВР діючого ГДВ. Цими методами досліджені складні відкриті резонансні системи, використовувані у ГДВ (А. О. Петрушін, Б. К. Скринник, В. К. Корнєєнков, О. О. Вертій, В. С. Мірошниченко, С. Д. Андренко, М. М. Суслов та ін.). Детальні експерименти із застосуванням методів візуалізації амплітудно-фазової картини поля ВР дозволили встановити необхідні вимоги до розмірів дифракційних ґраток, розташованих на центральній частині плоского дзеркала, а також оптимальні способи компенсації фазової неоднорідності, що виникає.

При вивченні ГДВ як автоколивальної системи​, використовувалися як теоретичні, так і експериментальні методи досліджень. Теорія ГДВ ґрунтується на спільному розвязанні тих, що поєднали збудження резонансних систем і рух електронів у високочастотному полі ВР. Отримані в результаті системи рівнянь, що описують динаміку ГДВ в автономному і неавтономному режимах одномодової генерації, а також рівняння багаточастотної динаміки ГДВ, моделі для опису нестаціонарних процесів. Рівняння динаміки одномодового ГДВ  дозволили(окрім теорії базової моделі) побудувати теорію багатопучкових ГДВ і ГДВ з відбитим потоком. Рівняння неавтономних режимів ГДВ використовуються для дослідження процесів регенеративного і над регенеративного посилення і опису синхронізації ГДВ; крім того, вони лягли в основу створення теорії ГДВ автодина. Рівняння багаточастотної динаміки описують ефекти конкуренції мод(у тому числі конкуренцію режимів ЛОХ і ГДВ), процеси множення і перетворення частоти. Для опису процесу енергообміну в ГДВ застосовуються хвильова модель та модель дискретної взаємодії. Перша опирається на представлення поля поблизу ґраток у вигляді суперпозиції просторових гармонік. Друга припускає, що електрони взаємодіють з ВЧ полему послідовності ВЧ проміжків, з яких складаються дифракційні ґратки. Обидві моделі мають свої області застосування і дають ідентичний результат при досить значному числу проміжків (більше 15-20). Побудована, так звана, одночасткова модель ГДВ, за допомогою якої вперше аналітично описано жорсткий режим самозбудження коливань та гістерезисні явища, що виникають при перебудові генератора напругою, та отримана надійна оцінка електронного ККД. Модель дискретної взаємодії дозволила отримати прямі формули з метою розрахунку ККД генератора при будь-якій мірі нелінійності процесів (К. О. Лукін). З рівнянь лінійної теорії знайдено аналітичні вирази для стартового струму, інкрементів поля ВР, часу встановлення коливань і електронного зміщення частоти (О. І. Цвик, І. Д. Ревін).

При теоретичному дослідженні збудження коливань на вищих модах ВР (з варіаціями поля уздовж руху електронів) виявлені нові ефекти: генерація коливань з однаковою частотою при різній прискорюючій напрузі і фіксованій відстані між дзеркалами ВР, поява зони генерації з “негативним” параметром разсинхронізму та інші явища. Експериментальні дослідження роботи ГДВ на першій вищій моді з однією варіацією поля підтвердили висновки теорії. Теоретично обґрунтовані випадки, коли ГДВ працює в режимі лазера на вільних електронах. На основі ефективних методик розрахунку електронного ККД та стартових струмів ГДВ розроблено та реалізовано комплекс програм для розрахунку ГДВ на задану частоту генерації з частковою оптимізацією його конструктивних параметрів. За допомогою цього комплексу розроблено діалогову систему розрахунку та оптимізації конструктивних параметрів та можливість реалізації ГДВ з підвищеним рівнем безперервної генерації (К. О. Лукін, Б. К. Скринник, Ю. І. Євдокименко, І. Д. Ревін).

Під керівництвом В. П. Шестопалова розвивалися експериментальні дослідження автоколивальних режимів ГДВ. Створені випробувальні стенди, укомплектовані стандартною і спеціально розробленою апаратурою, необхідною для вимірювання стартових струмів, вихідної потужності і частоти генерації, а також для аналізу спектру випромінюваних частот і реєстрації процесів становлення коливань. Досліджена ефективність взаємодії  електронного потоку з поверхневими і об’ємними полями, вивчені умови оптимального зв’язку з навантаженням і залежність пускових струмів і вихідних характеристик ГДВ від його основних параметрів.

Для ГДВ безперервної дії характерна комбінована перебудова частоти, при якій зміна прискорюючої напруги і відстані між дзеркалами ВР відбувається узгоджено. При “жорсткому” фокусуванні електронного потоку комбінована перебудова досягає октави, а величина прискорюючої напруги змінюється в чотири рази, що в два-три рази менше необхідної зміни напруги для забезпечення такої ж перебудови частоти в ЛОХ. В той же час крутизна електронної перебудови частоти в ГДВ менше в 30-50 разів, чим у ЛОХ (за рахунок високої добротності ВР =3000 – 5000). Це забезпечує малу короткочасну нестабільність, високу когерентність коливань і вузький спектр випромінювання. У ГДВ з фіксованою відстанню між дзеркалами стабільність вихідної потужності зростає майже на порядок (Б. К. Скринник, І. М. Балакліцький, В. Г. Курін, І. Д. Ревін, Г. П. Єрмак, В. С. Мірошниченко, В. К. Корнєєнков, О. І. Цвик).

За допомогою спеціально розробленої методики і створеної апаратури уперше теоретично (квазістатичним методом) і експериментально досліджено спектральну щільність флуктуації амплітуди і частоти сигналу ГДВ мм діапазону в допплерівському діапазоні поблизу частоти, що несе. Це дозволило вивчити “тонку” структуру сигналів, її залежність від різних НЧ джерел шумів, встановити вплив механізмів генерації на якість вихідного сигналу і отримати унікальні шумові і спектральні характеристики сигналу ГДВ (І. М. Балакліцький, В. Г. Корж, Ю.В. Майстренко, Є. В. Бєлоусов, О. І. Цвик).

У ході досліджень, що проводилися в Інституті, запропоновано та вивчено нові модифікації ГДВ : імпульсні ГДВ; відбивні ГДВ, частоти, що мають ефективну безпотужну перебудову, і потужності генерації; малогабаритні ГДВ з короткофокусними дзеркалами, що дозволяють створювати багатокаскадні підсилювальні і генераторні прилади; ГДВ з еліптичним відкритим резонатором, ГДВ з відкритою електродинамічною структурою пов’язаних резонаторів (О. І. Цвик, Г. С. Воробйов, А. В. Нестеренко; А. П. Корецький); ГДВ з додатковим електродом управління вихідними характеристиками; багатопроменеві ГДВ; ГДВ з квазіоптичним виведенням енергії; ГДВ з підвищеним зв’язком пучка з полем ВР; ГДВ прохідного типу з контуром зворотнього зв’язку у вигляді малоапертурного хвилеводного резонатора; високоефективні ГДВ з малооб’ємним ВР (Б. К. Скринник, В. К. Корнєєнков, В. С. Мірошниченко, Г. П. Єрмак, І. Д. Ревін, В. Г. Курін, М. Ю. Демченко, Є. Б. Сенкевич).

У відділі № 11 також уперше теоретично і експериментально досліджені ГДВ, що працюють у автодінному режимі. Такі пристрої дозволяють поєднувати в собі функції передавача і приймача мм діапазону довжин хвиль. ГДВ-автодін із електронним детектуванням сигналів знайшов застосування у діагностиці плазми, дослідженні напівпровідникових матеріалів та біооб’єктів (Г. П. Єрмак, К. О. Лукін, А. Б. Лебедєв, Є. Б. Сенкевич).

Розвиток оригінальних методів дослідження електродинамічних властивостей квазіоптичних ВР дозволив застосувати їх у якості резонансних осередків низькотемпературних магнітних радіоспектрометрів. Проведені дослідження по впливу внутрішніх неоднорідностей у вигляді одновимірних – і – поляризованих дифракційних ґраток на зв’язок ВР з навантаженням і на селекцію спектру такої резонансної системи. Показана здатність неоднорідності, розташованої в об’ємі ВР, фокусувати резонансний пучок і таким чином змінювати втрати в системі, зв’язок з хвилеводом, селектувати спектр резонатора. Це дозволило розробити резонансний осередок для дослідження подвійного електронно-ядерного резонансу (В. П. Андросов, І. К. Кузьмічов). При цьому використання високостабільних джерел у вигляді ГДВ стало принциповим при створенні вимірювальних комплексів в умовах перевищення кванта електромагнітної енергії теплового розупорядкування спінової підсистеми (О. О. Вертій, І. В. Іванченко, Н. О. Попенко, С. І. Тарапов). Результати застосування цих комплексів і досліджень узагальнені в монографії.

Розроблено та апробовано новий принцип каналізації мікрохвиль у відкритій електродинамічній структурі, виконаній у вигляді дзеркальної щілинної лінії. На цьому принципі створено ряд оригінальних функціональних елементів : фланцеві з’єднання, резонансні системи, погоджені навантаження, хвилеводно-щілинні переходи, випромінювачі, спрямовані відгалужувачі, детекторні секції і універсальна діодна камера (Г. І. Комар, А. А. Купріян, Ю. Н. Нефьодов, О. В. Суліма).

Результати першого етапу теоретичних і експериментальних досліджень в області дифракційної електроніки узагальнені в книзі В. П. Шестопалова. Дослідження подальших десяти років в цій області відображено в двотомній монографії В. П. Шестопалова.

Результати комплексних досліджень ГДВ (і їх застосування) представлені в монографії, в якій проаналізовано ефект дифракційного випромінювання і викладені пролітний, відбивний, імпульсний, автодінный та інші режими роботи ГДВ. Представлені декілька поколінь пакетованих ГДВ, за допомогою яких повністю перекритий мм і частково субмм діапазон довжин хвиль. Порівняно висока безперервно генерована потужність, широка смуга комбінованої перебудови, висока стабільність частоти, чистота спектральної лінії дають можливість ефективно застосовувати ГДВ в науці та техніці. На базі розроблених ГДВ розвинені: ГДВ спектроскопія та накачування поляризованих ядерний мішеней; ГДВ радіолокація; ГДВ автодінні дослідження термоядерної плазми, біооб’єктів та ін. (Г. І. Хлопов, О. О. Вертій, Г. П. Єрмак).

Розроблені пакетовані ГДВ перекривають увесь мм діапазон довжин хвиль. При потужності, що підводиться, – 500 Вт (А;  В) рівень вихідної потужності в(ватах) цих приладів чисельно досягає половини квадрату довжини генерованої хвилі(у мм), тобто  Вт. Застосування подвійних періодичних структур підвищує в 1,5 раз ефективність взаємодії електронного потоку з полем ВР (В. К. Корнєєнков, В. Д. Єрьомка, Б. К. Скринник, В. С. Мірошниченко). При використанні магнітних систем з рідкоземельних елементів(SmCo) їх маса складає 2 – 10 кг, а при використанні матеріалу типу Альнико – 18 – 96 кг Зниження ваги пакетованих ГДВ і підвищення загального ККД стало можливим завдяки розробці В. Є. Капітоновим, І. В. Лопатіним та О. С. Тіщенком базової електронно-оптичної системи з обмеженням електронного пучка магнітним полем для формування та фокусування тонкого смужкового пучка в ГДВ. Оптимальна величина індукції фокусуючого магнітного поля приблизно обернено пропорційна до кореня квадратного з довжини хвилі та складає в мм діапазоні  Тл.

Досягнення у справі створення нових джерел когерентного випромінювання в мм і субмм діапазонах були б неможливі без істотного вкладу технічного персоналу відд. № 11. Серед них токар А. М. Ходукін; механіки вищої кваліфікації Д. В. Заболотний, П. Ф. Полтавський, А. М. Шевченко; інженери Д. І. Чистюхін, Г. А. Новицькая, Л. Ю. Ващенко, Н. М. Вольф. Великий вклад у освоєнні нових модифікацій ГДВ внесли і працівники ЕВ ІРЕ АН УРСР: М. А. Хижняк, М. І. Нахімович, А. Ф.Забродський, В. Л. Молошний, В. І. Ярмак та ін.

Результати розробки ГДВ за останні роки свідчать, що вихідна потужність їх досягає кіловат, а ефективність взаємодії електронного потоку з полем ВР у порівнянні з першим ГДВ зросла на порядок. Дослідним виробництвом ІРЕ АН УРСР у 1970-1980 рр. були освоєні і випускалися малими серіями ГДВ різних діапазонів (у кількості більше 200 шт.) ГДВ знайшли застосування в різних галузях науки і техніки(термоядерному синтезі, фізиці твердого тіла, в спектроскопії, при дослідженні ядерних мішеней, радіолокації, радіоокеанографії, діагностиці плазми) і впроваджені для наукових досліджень більш ніж у 50 підприємствах і наукових установах СРСР. Серед них – ІРЕ ім. І. В. Курчатова, ІОЯІ, ІРЕ АН СРСР, МДУ ім. Ломоносова, ЛІЯФ, ХФТІ, ІФСО АН СРСР ім. Кіренського, НДІ ФП, ЛФТІ ім. Йоффе та ряд інших.

Нині у відділі працює	37
доктори фіз.-мат. наук	3
кандидати фіз.-мат. наук	17
провідні наук. співробітники	1
ст. наук. співробітники	13
наук. співробітники	4
молодші наук. співробітники	5
інженерно-техн. працівники	12
допоміжні працівники	2
аспіранти	1