In this study, we examine absolute and global instabilities driven by the Cherenkov interaction between a magnetized electron beam and spoof surface plasmon polaritons (SPPs) with an azimuthal mode number m. The absolute and global instabilities are induced in long and short lengths of the cylindrical corrugated waveguides (CCWs), respectively. The temporal and spatial growth rates have different dominant modes of spoof SPPs that, respectively, affect the absolute and global instabilities. In the experiment, the G-band radiation, which corresponds to the dominant mode in the spatial growth rate, is observed with the short length CCW. In the long CCW, the G-band radiation vanishes because the dominant mode in the temporal growth rate has lower frequency than the G-band cutoff frequency of the detecting system. Our results demonstrate that the instability and the multimode radiation are changed by the length of the CCW.

1.
A. N.
Vlasov
,
A. G.
Shkvarunets
,
J. C.
Rodgers
,
Y.
Carmel
,
T. M.
Antonsen
,
T. M.
Abuelfadl
,
D.
Lingze
,
V. A.
Cherepenin
,
G. S.
Nusinovich
,
M.
Botton
, and
V. L.
Granatstein
,
IEEE Trans. Plasma Sci.
28
,
550
(
2000
).
2.
S.
Li
,
J.
Wang
, and
D.
Wang
,
Sci. Rep.
10
,
336
(
2020
).
3.
Y.
Annaka
,
K.
Ogura
,
Y.
Sato
, and
M.
Nakasone
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
59
,
SHHD02
(
2020
).
4.
N. S.
Ginzburg
,
V. Y.
Zaslavsky
,
A. M.
Malkin
,
A. S.
Sergeev
,
I. V.
Zotova
,
K. A.
Sharypov
,
S. A.
Shunailov
,
V. G.
Shpak
,
M. R.
Ul'masculov
, and
M. I.
Yalandin
,
Appl. Phys. Lett.
117
,
183505
(
2020
).
5.
Y.
Annaka
,
K.
Ogura
,
K.
Rachi
,
Y.
Hoshi
,
S.
Kubo
,
T.
Shimozuma
,
S.
Kobayashi
, and
K.
Okada
,
IEEE Trans. Plasma Sci.
49
,
33
(
2021
).
6.
P. A.
Sturrock
,
Phys. Rev.
112
,
1488
(
1958
).
7.
R. J.
Briggs
,
Electron-Stream Interaction with Plasmas
(
MIT Press
,
Cambridge, MA
,
1964
).
8.
J. A.
Swegle
,
Phys. Fluids
28
,
3696
(
1985
).
9.
E. M.
Lifshitz
and
L. P.
Pitaevskii
,
Physical Kinetics
(
Pergamon
,
New York
,
1981
), p.
283
.
10.
S.
Gong
,
K.
Ogura
,
K.
Yambe
,
S.
Nomizu
,
A.
Shirai
,
K.
Yamazaki
,
J.
Kawamura
,
T.
Miura
,
S.
Takanashi
, and
M. T.
San
,
J. Appl. Phys.
118
,
123101
(
2015
).
11.
M.
Aoki
,
Y.
Annaka
,
K.
Ogura
, and
M.
Ito
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
60
,
096004
(
2021
).
12.
K.
Ogura
,
Y.
Annaka
,
Y.
Hoshi
, and
T.
Takahashi
,
IEEE Trans. Plasma Sci.
49
,
40
(
2021
).
13.
O.
Watanabe
,
K.
Ogura
,
T.
Cho
, and
M. R.
Amin
,
Phys. Rev. E
63
,
056503
(
2001
).
14.
Y.
Choyal
,
K.
Minami
, and
V. L.
Granatstein
,
IEEE Trans. Plasma Sci.
32
,
2157
(
2004
).
15.
K.
Ogura
,
H.
Yamazaki
,
Y.
Kiuchi
, and
M. R.
Amin
,
J. Plasma Phys.
72
,
905
(
2006
).
16.
H.
Yamazaki
,
H.
Takagi
,
H.
Tanaka
, and
K.
Ogura
,
J. Plasma Phys.
72
,
915
(
2006
).
17.
Y.
Annaka
,
K.
Ogura
,
K.
Ozawa
,
M.
Nakasone
, and
Y.
Sato
,
Plasma Fusion Res.
14
,
2406015
(
2019
).
18.
Y.
Annaka
,
K.
Ogura
,
M.
Aoki
,
S.
Hamada
,
T.
Kato
, and
M.
Ito
,
Plasma Fusion Res.
17
,
2406036
(
2022
).
19.
G.
Wang
,
J.
Wang
,
P.
Zeng
,
D.
Wang
, and
S.
Li
,
Phys. Plasma
23
,
053113
(
2016
).
20.
X.
Li
,
J.
Wang
,
J.
Sun
,
Z.
Song
,
H.
Ye
,
Y.
Zhang
,
L.
Zhang
, and
L.
Zhang
,
IEEE Trans. Electron Devices
60
,
2931
(
2013
).
21.
J.
Wang
,
G.
Wang
,
D.
Wang
,
S.
Li
, and
P.
Zeng
,
Sci. Rep.
8
,
6978
(
2018
).
22.
N. S.
Ginzburg
,
A. M.
Malkin
,
A. S.
Sergeev
, and
V. Y.
Zaslavsky
,
J. Appl. Phys.
113
,
104504
(
2013
).
23.
P. J. B.
Clarricoats
and
A. D.
Olver
,
Corrugated Horns for Microwave Antenna
(
Peter Peregrinus
,
London
,
1984
), pp.
199
210
.
24.
K.
Minami
,
M. M.
Ali
,
K.
Ogura
,
W.
Kim
, and
T.
Watanabe
,
J. Phys. Soc. Jpn.
61
,
3566
(
1992
).
25.
L. K.
Ang
and
Y. Y.
Lau
,
Phys. Plasmas
5
,
4408
(
1998
).
26.
M. T.
San
,
K.
Ogura
,
K.
Yambe
,
Y.
Annaka
, and
J.
Fujita
,
IEEE Trans. Plasma Sci.
45
,
30
(
2017
).
27.
Y.
Annaka
,
K.
Ogura
,
Y.
Sato
,
M.
Nakasone
,
K.
Rachi
,
T.
Takahashi
, and
Y.
Hoshi
,
Phys. Plasmas
27
,
023102
(
2020
).
28.
K.
Yambe
,
K.
Ogura
,
S.
Hasegawa
,
T.
Shinada
,
T.
Iwasaki
, and
T.
Furuichi
,
IEEE Trans. Plasma Sci.
41
,
2781
(
2013
).
29.
M. T.
San
,
K.
Ogura
,
K.
Yambe
,
Y.
Annaka
,
S.
Gong
,
J.
Kawamura
,
T.
Miura
,
S.
Kubo
,
T.
Shimozuma
,
S.
Kobayashi
, and
K.
Okada
,
Plasma Fusion Res.
11
,
2406085
(
2016
).
30.
S.
Magori
,
K.
Ogura
,
T.
Iwasaki
,
J.
Kojima
,
K.
Yambe
,
S.
Kubo
,
T.
Shimozuma
,
S.
Kobayashi
, and
K.
Okada
,
Plasma Fusion Res.
9
,
3406032
(
2014
).
31.
H. L.
Andrews
,
C. H.
Boulware
,
C. A.
Brau
, and
J. D.
Jarvis
,
Phys. Rev. Spec. Top.-Accel. Beams
8
,
050703
(
2005
).
32.
M. A.
Faisal
and
P.
Zhang
,
IEEE Trans. Electron Devices
(published online
2022
).
33.
K.
Ogura
,
K.
Komiyama
,
M.
Sakai
,
D.
Yamada
,
H.
Saito
, and
H.
Yamazaki
,
IEEJ Trans. Fundam. Mater.
125
,
733
(
2005
).
34.
K.
Bansho
,
K.
Ogura
,
H.
Oe
,
Y.
Kazahari
,
H.
Iizuka
,
A.
Sugawara
,
T.
Shimozuma
,
S.
Kobayashi
, and
K.
Okada
,
Plasma Fusion Res.
5
,
S1049
(
2010
).
35.
K.
Rachi
,
K.
Ogura
,
Y.
Annaka
,
M.
Aoki
, and
T.
Kato
,
Plasma Fusion Res.
16
,
2401028
(
2021
).
36.
A. J.
MacLachlan
,
C. W.
Robertson
,
A. W.
Cross
, and
A. D. R.
Phelps
,
IEEE Trans. Electron Devices
69
,
6342
(
2022
).
37.
Y.
Annaka
,
K.
Ogura
, and
M.
Ito
,
AIP Adv.
12
,
115005
(
2022
).
You do not currently have access to this content.