flagstaffotos - Wikipedia

Лазер относится к числу довольно сложных изобретений, рождение которых происходит в несколько шагов.

Лазер — удивительный прибор, излучающий когерентный свет — относится к числу довольно сложных изобретений, рождение которых происходит в несколько шагов. И когда можно считать, что его история началась, очень сложно точно сказать. Считать ли началом 1902 год, когда французский физик Жорж Клод придумал теоретически, как создать неоновую лампу? Или 1910-й, когда он ее впервые изготовил? Без этого изобретения лазер бы не появился.

Или следует писать историю лазеров от 1917 года, когда Альберт Эйнштейн опубликовал теорию вынужденного излучения? Отец теории относительности выдвинул идею, что в звезды испускают свет под действием вынуждающего излучения — именно так работает лазер.

А еще надо вспомнить, что любой лазер — это генератор когерентного излучения, все фотоны в котором имеют одинаковую длину волны, направление, фазу и поляризацию. Однако не любой подобный генератор является лазером.

Теория приборов, которые в будущем получат название «лазеры», окончательно сформировалась в начале 1950-х. К тому времени ученые уже знали, из каких частей он должен состоять. Нужна активная среда — некое вещество, атомы которого можно привести в возбужденное состояние. Далее, эта среда должна быть помещена в оптический резонатор. Наконец, нужна система накачки, которая приведет среду в возбуждение.

Продолжение ниже

Продолжение

Беда в том, что резонатор для прибора, который мог бы испустить оптический луч, должен был стать крошечным, микронного размера, под стать электромагнитным волнам видимого света. Как его сделать, физики середины 20 века не знали.

Но это не мешало создать генератор, который испускал бы невидимый микроволновый луч. Например, если бы в качестве активной среды был выбран газ аммиак, то резонатор мог иметь длину порядка 12,6 мм. Две команды ученых почти одновременно пришли к его появлению.

В Штатах ведущим физиком по этой теме был Чарльз Таунс, профессор Колумбийского университета, и его соратники, Джеймс Гордон и Герберт Цайгер.

В Советском Союзе той же темой занимались старший научный сотрудник Лаборатории колебаний Физического института Александр Прохоров и его аспирант Николай Басов.

Советские радиофизики успели чуть раньше опубликовать теоретическую работу, детально описавшую устройство микроволнового генератора на аммиаке, в мае 1952-го. Таунс и его коллеги выпустили свою статью в июне. Затем в 1954 году обе команды продемонстрировали работающий генератор.

А вот идея назвать его мазером (MASER — Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) принадлежит Таунсу.

В 1964 году за его создание все три ученых — Басов, Прохоров и Таунс — получили Нобелевскую премию по физике. Иронично, что этим они лишили Нобелевки Теодора Меймана — человека, который первым создал рубиновый лазер. Жюри премии рассудило, что его появление — результат фундаментального вклада в физику колебаний, который сделали первые трое исследователей.

В дальнейшем двое отечественных исследователей продолжили плотно заниматься той же темой, теперь уже работая именно над лазерами. Николай Басов, в 1958 году ставший заместителем директора ФИАН, предложил идею создания нескольких типов полупроводниковых лазеров. Под его руководством в 1962 году были созданы первый инжекционный лазер и лазеры, возбуждаемые электронным пучком. Он исследовал мощные газовые и химические лазеры, под его руководством создавались первые отечественные фторводородный, йодный и эксимерный лазеры.

Считается, что именно Басов предложил использовать лазеры для управляемого термоядерного синтеза, нагревая и сжимая плазму оптическим лучом, и изучал управление химическими реакциями с их помощью.

Прохоров, также ставший одним из ведущих ученых и руководителей ФИАН, изучал активные кристаллы, такие как рубин. Переход его лаборатории от СВЧ-техники к лазерам связан с небольшим скандалом. Прохоров разбил приборы по старой тематике: несогласные с его решением сотрудники, почти половина коллектива лаборатории, уволились.

Несмотря на болезненную смену темы, в дальнейшем Лаборатория колебаний под его руководством создала первый в СССР рубиновый лазер, затем лазер с двухквантовым переходом, непрерывные и инфракрасные лазеры и другие. В будущем его работы положат основу системам дальней космической радиосвязи, лазерного термоядерного синтеза и волоконно-оптических линий связи.