15545-1 (707366), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Описывая историю создания лазера, часто отмечают, что основной трудностью продвижения из радио- в оптический диапазон является резкое возрастание вероятности спонтанных переходов, в связи с чем появляются трудности в достижении инверсной населенности. Сам А.М.Прохоров в своей Нобелевской лекции в 1964 году заметил, что основными препятствиями на пути создания лазера оптического диапазона в то время были: отсутствие резонаторов, способных работать в оптическом диапазоне длин волн, и отсутствие конкретных методов достижения инверсной населенности в оптическом диапазоне. Уже вскоре после появления радиоволнового мазера оба эти препятствия были блестящим образом устранены.
В 1955 году А.М. Прохоровым (совместно с Н.Г. Басовым) была опубликована идея создания инверсной населенности не путем селекции возбужденных и невозбужденных молекул в молекулярных пучках, а за счет воздействия на молекулы внешнего электромагнитного излучения резонансной частоты. Этот метод, получивший впоследствии название метода трех уровней, позволяет достигать инверсной населенности в любых многоуровневых системах, независимо от величины энергии кванта. Метод трех уровней лежит сейчас в основе работы всех лазеров с так называемой оптической накачкой. Столь же успешно было преодолено и второе из препятствий - отсутствие подходящих резонаторов для оптического диапазона. Проблема состояла в том, что объемные резонаторы, широко использовавшиеся в радиофизике, не могли быть применены в оптике по той причине, что размеры объемного резонатора должны быть соизмеримы с длиной волны генерируемого им излучения. Как известно, длины волн оптического диапазона составляют величины порядка 1 микрометра, что делает применение объемных резонаторов абсолютно бессмысленным. В 1958 году А.М.Прохоров впервые предложил использовать в качестве резонатора пару плоских параллельных пластин-зеркал, так называемый открытый резонатор. Такая пара зеркал использовалась ранее в оптике в качестве весьма распространенного инструмента, так называемого интерферометра Фабри-Перо, но совершенно для других целей. Создание открытого резонатора снимало последнее ограничение для продвижения в оптическую область спектра и, по существу, завершало собой построение фундамента лазерной физики. Тем не менее лазеры оптического диапазона появились лишь несколько лет спустя, причем первый лазер на кристаллах рубина был создан в США (1960).
Предложение использовать открытые резонаторы для оптических генераторов (лазеров) было связано с тем, что существующие в радиодиапазоне резонаторы имеют размеры, сравнимые с длиной волны. Это не подходит для лазеров, так как длина волны света на несколько порядков меньше, чем длина радиоволны. Открытый резонатор решил эту проблему, так как размеры этого резонатора значительно больше, чем длина волны, излучаемой лазером. Поэтому открытый резонатор используется во всех лазерных системах.
Ныне остается удивляться тому, что лазеры были созданы в такие короткие сроки. Действительно, для создания генератора радиодиапазона - мазера - необходимы были блестящие знания в области радиофизики, теории колебаний, радиоспектроскопии и оптики, помноженные на столь же блестящие талант и научную интуицию, а для его технического воплощения - труд талантливых механиков, т.е. все работы могли быть выполнены в пределах одного научного коллектива. Для прорыва же в область оптического диапазона, кроме всего перечисленного выше, необходимо было еще одно: требовался переход на совершенно новые технологии, которые не существовали тогда ни в СССР, ни в других странах, включая и США.
Необходимо было организовать поиск новых материалов, причем во всех мыслимых агрегатных состояниях: твердом (кристаллы и стекла), жидком, газообразном и в состоянии плазмы, обладающих необходимыми для генерации схемами энергетических уровней; необходимо было разработать методы получения этих материалов. При этом предъявлялись очень высокие требования к химической чистоте и структурной однородности материалов, значительно более высокие, чем существовали раньше. Кроме того, необходимо было разработать и внедрить в практику методы прецизионной механической обработки новых материалов, например, разработать методы полировки оптических поверхностей с небывало высоким классом точности, строгой параллельностью и высокой плоскостностью. Нужно было создать новые источники излучения для оптической накачки, новые методы напыления прецизионных зеркал. За этими звеньями технологии тянулись другие: создание нового технологического оборудования, особо чистых реактивов, методик и приборов для контроля качества и физических параметров материалов и много других совершенно необходимых "мелочей", из которых складываются так называемые высокие технологии. По-существу, необходимо было создать разветвленную исследовательскую и промышленную инфраструктуру, без которой создание лазеров и их продвижение в практику были бы невозможны. Мало что из перечисленного существовало в готовом виде к моменту начала развертывания работ по созданию лазеров. Именно А.М. Прохоров первым осознал необходимость и масштабы предстоящей работы и включился в нее со всем жаром своего темперамента, талантом ученого и организатора и глубокими и разносторонними знаниями. В рекордно короткие сроки, в пределах одного десятилетия, в СССР была создана сеть новых институтов, конструкторских бюро и производств, подготовлены кадры специалистов-лазерщиков и специалистов смежных направлений. В результате за короткий срок СССР превратился, наряду с США, в одну из двух лазерных сверхдержав. Роль А.М. Прохорова в этом процессе трудно переоценить. Она вполне сопоставима с ролью И.В. Курчатова в развитии атомной физики и энергетики и С.П. Королева в развитии космической техники и космонавтики.
Под руководством А. М. Прохорова выполнен широкий круг работ, из которых в дальнейшем складываются целые научные направления как лазерной физики, так и других областей современной науки. Среди них - мощные твердотельные лазеры на кристаллах и стеклах, мощные лазеры на углекислом газе непрерывного действия, в том числе газодинамические, взаимодействие оптического излучения с веществом, в том числе распространение мощных световых пучков в нелинейных средах. Потом в круг его интересов вошли рентгеновские лазеры, лазеры с прямой ядерной накачкой, физика поверхности, микроэлектроника, высокотемпературная сверхпроводимость.
Создание лазеров стало подлинной революцией в оптике, поскольку до этого не существовали генераторы в оптическом диапазоне волн. С тех пор история лазеров обогатилась многими замечательными свершениями. Созданы новые типы лазеров, обоснованы и разработаны многие направления их практического использования в медицине, технологии материалов, обработке и передаче информации, приборостроении, экологии и во многих других областях.
Сегодня лазеры составляют основу фотоники - современной области технологии генерации и преобразования света и других электромагнитных излучений. Развитие этой области приобрело в последние годы взрывной характер и составляет предмет соревнования наиболее развитых стран мира. В поистине триумфальном шествии лазеров в современном мире ярко отражается личность выдающегося ученого-энциклопедиста Александра Михайловича Прохорова.
Неоценим вклад Александра Михайловича в развитие таких областей физики, как нелинейная оптика, волоконная и интегральная оптика, физика магнитных явлений, субмиллиметровая спектроскопия. Большое внимание Александр Михайлович уделяет и многочисленным применениям лазеров, особенно волоконно-оптической связи, лазерным технологиям и использованию лазеров в медицине и экологии.
Важнейшие, выдающиеся результаты, которыми так богат творческий путь Александра Михайловича Прохорова, признаны мировой научной общественностью. В 1964 году основоположники квантовой физики советские ученые А.М. Прохоров, Н.Г. Басов и американский ученый Ч. Таунс отмечены самой престижной международной премией - Нобелевской премией по физике. По воспоминаниям супруги Александра Михайловича Галины Алексеевны, когда ученому позвонили из шведского посольства с сообщением и поздравлением по случаю присуждения ему и его коллегам Н.Г. Басову и Ч. Таунсу Нобелевской премии, он в первую минуту этому не мог поверить. Когда же до него дошла реальность происходящего, нахлынула большая радость.
А вот как описывает Галина Алексеевна Прохорова саму процедуру вручения премии:
В Концертный зал надо было прибыть точно в 16.20, и хотя расстояние от нашего отеля до него не больше трех километров, выезжать пришлось почти за час. Улицы были так запружены машинами, идущими к Концертному залу, что мы передвигались почти со скоростью пешехода. Не доезжая квартала до цели, многие от нетерпения выходили из машин, и тротуары были уже заполнены спешащими дамами, изящно поддерживающими ручками в белых перчатках непривычно длинные платья, и мужчинами во фраках, белых перчатках, а иногда и в цилиндрах. Каждый лауреат с женой и атташе едет в отдельной машине. В пути мы оказываемся то рядом с Басовыми, то - с Таунсами и с улыбкой помахиваем друг другу.
Войдя в зрительный зал уже без лауреатов (их провели в отдельное помещение) и взглянув прежде всего на сцену, украшенную венками и букетами, мы были ослеплены блеском орденов, медалей и звезд на фраках плотно и строго сидящих видных ученых и членов Нобелевского комитета. Партер и балконы пестрели нарядными платьями, драгоценностями, мехами и улыбками праздничных лиц. Первые два ряда в центре партера были пусты: они предназначены для королевской семьи и их приближенных. На спинке каждого кресла - имя того, кто должен сидеть в нем. Волей случая у нас, двух русских женщин, оказались самые лучшие места для гостей. У дверей и по углам зала - студенты во фраках, форменных белых фуражках с черными околышками и с национальной голубой лентой через плечо. Вот они одновременно вскинули фанфары, и в дверях появилась королева Луиза, король Густав VI Адольф, принцесса Сибилла и принцесса Христина (мать и дочь). Королева и принцессы - в светлых длинных открытых платьях с широкой голубой лентой через плечо и маленькой короной на голове.
Началась церемония. На сцене студенты вновь вскинули фанфары. Королевская семья и все присутствующее встали. Медленно появляются Нобелевские лауреаты. Входят они парами: лауреат в сопровождении члена Нобелевского комитета. Их встречают аплодисментами. Раздаются гимны. После поклона лауреаты садятся, садятся и все присутствующие. Официальную часть открывает президент Нобелевского фонда профессор Тиселиус (лауреат Нобелевской премии по химии 1948 года). Его речь была посвящена целям и задачам Нобелевских премий. Далее представляют каждого Нобелевского лауреата. Начинают с физиков, со старшего по возрасту: профессор Чарльз X. Таунс (США), профессор Александр Михайлович Прохоров (СССР), профессор Николай Геннадиевич Басов (СССР). Каждый на них встает и раскланивается. Представляет их профессор Шведской академии наук Бенгт Эдлен. Он торжественно начинает: "Премия присуждена за основополагающие работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию генераторов и усилителей, основанных на принципе лазеров-мазеров..." И подробное изложение истории и содержания работ. Речь заканчивается словами: "Открытие лазера дало в руки исследователей новый замечательный инструмент, эксплуатационные возможности которого находятся пока еще в зачаточной стадии развития. Потенциальные возможности лазеров широко известны и признаны как в области техники, так и не в меньшей мере в области связи. Когда речь идет о специальном использовании этого огромного сгустка энергии, то необходимо очень ясно представить себе, что такая энергия, очень ограниченная во времени и в пространстве, имеет особое значение при работах на микрошкале, как, например, при микрохирургических операциях. Необходимо при этом специально отметить, что излучение лазера не может причинить никакого вреда, если соблюдать известную осторожность. Миф о "смертоносном луче" можно поэтому окончательно и бесповоротно опровергнуть...
Но вот к королю подкатывают столик с наградами. Три физика в том же порядке, в каком они были представлены, по очереди спускаются со сцены по специальной парадной лестнице и подходят к королю. Король каждому вручает диплом лауреата и крупную Золотую медаль. Награжденные раскланиваются и поднимаются на свое место. При церемонии вручения наград все присутствующие стоят. Стоит даже королева, несмотря на свой преклонный возраст и тяжелую болезнь. Мы стоим так близко, что слышим пожелания короля каждому награжденному. Все доклады и разговоры ведутся на английском языке.
Торжественная церемония сопровождается симфоническим оркестром. Между представлением лауреатов, их награждением оркестр очень тихо исполняет произведения Моцарта, Бетховена, Баха.
А в это время в столице Норвегии городе Осло получает Нобелевскую премию Мира негритянский общественный деятель Мартин Лютер Кинг.
Торжественная часть окончена. Лауреаты с семьями выходят на улицу, заполненную людьми, которые только что смотрели всю церемонию по телевизору. Кстати, телевизионная передача велась по всем городам Западной Европы, кроме Советского Союза...
А до этого события, еще в 1959 году, А.М. Прохоров и Н.Г. Басов были удостоены высшей научной награды СССР - Ленинской премии. В последующие годы А.М. Прохорову присуждаются звания лауреата Государственной премии СССР и премии Совета Министров СССР, а также высшая награда Академии наук - Золотая медаль имени М.В. Ломоносова. В 1966 году А.М. Прохоров избран действительным членом Академии наук СССР.
Во всем мире известна научная школа, связанная с его именем. Эта школа, начавшая складываться еще в "долазерный" период из числа студентов и молодых сотрудников лаборатории колебаний ФИАНа, продолжала формироваться вокруг Александра Михайловича и в последующие годы. К началу 1980-х годов она уже представляла собой большой, органически сложившийся коллектив специалистов высшей квалификации, ученых, широко известных не только в России, но и за рубежом, членов Академии наук, профессоров, докторов и кандидатов наук - в подавляющем большинстве учеников Александра Михайловича.
Институт общей физики Академии наук СССР (ныне РАН), созданный в 1983 году, - детище Александра Михайловича Прохорова - был назван так не случайно и в полной мере оправдывает свое название широтой направлений научных исследований. Высокая научная репутация ИОФАНа признана во всем мире. Исследования, выполненные под общим научным руководством Александра Михайловича сначала в лаборатории колебаний ФИАНа, а затем и в ИОФАНе, отмечены 4 Ленинскими и 13 Государственными премиями СССР.
1990-е годы были временем драматических событий в стране, оказавших глубокое воздействие на многие сферы деятельности общества, в частности, на науку. Это не могло не сказаться и на Институте общей физики РАН, и на судьбах его сотрудников.
Необходимость научного выживания в новых условиях привела к реорганизации Института общей физики. В институте был образован ряд научных центров со статусом юридического лица: Центр естественно-научных исследований (ЦЕНИ, директор - академик А.М. Прохоров), Научный центр волоконной оптики при ИОФ РАН (НЦВО при ИОФ РАН, директор - академик Е.М. Дианов), Научный центр лазерных материалов и технологий (НЦЛМиТ, директор - академик В.В. Осико), Научный центр волновых исследований (НЦВИ, директор - академик Ф.В. Бункин).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
