Наши партнеры ArtmMisto
У 2010 році виповнюється півстоліття з моменту створення першого в світі лазера.
Після успіхів у створенні мазерів в середині 50-х років минулого століття ідея створення квантових генераторів, випромінюючих в оптичному діапазоні, тобто лазерів, «витала в повітрі». Термін «лазер» тоді ще не мав поширення. Багато хто хотів відповісти на виклик природи і здійснити інверсію заселеність в середовищі і продемонструвати посилення світла в оптичному діапазоні довжин хвиль. При цьому природне для дослідників бажання бути першим всіляко прискорювало спроби. І сьогодні «вірус першості» є потужним важелем пізнання природи. У представленій доповіді зібрані піонерські роботи по створенню лазерів, виконані співробітниками лабораторій оптичного напрямки в ФІАН. Хоча до цих робіт може бути застосована характеристика «вперше», в них цінно в першу чергу то вплив, які вони надали на подальший розвиток фізики лазерів і лазерної техніки. Перші роботи зі створення лазерів (Pdf 68,3 МБ)
Початок лазерної ери в СРСР
Укладачі: С.М. Багаев, К.Л. Водоп'янов, Е.М. Дианов, О.Н. Крохин, А.А. Маненков, П.П. Пашинін, І.А. Щербаков
Цей збірник є спільним проектом російських журналів «Квантова електроніка» і «Праці Іофа». До збірки увійшли 25 ранніх пріоритетних робіт радянських вчених, виконаних до 1972 р Відбір статей був здійснений авторитетною комісією вчених в галузі лазерної фізики. Всі представлені роботи відтворені по суті в тому вигляді, в якому вони були опубліковані майже півстоліття тому. Практично всі внесені зміни пов'язані з використанням легким для читання шрифтів і приведенням використаних авторами розмірностей до сучасного вигляду. завантажити збірник (18,3 МБ)
1952-1955 Мазери
На початку 50-х років XX століття від радіофізиків прийшли поняття про монохроматичному випромінюванні, інверсної населеності, резонаторах, зворотного зв'язку і генерації радіовипромінювання. Н.Г. Басов в 1952 р теоретично обґрунтував можливість побудови конкретного пристрою, в якому електромагнітні хвилі мікрохвильового діапазону генеруються при використанні стимульованого (вимушеного) випромінювання, а в статті Н.Г. Басова та А.М. Прохорова «Застосування молекулярних пучків для радіоспектроскопічними вивчення обертальних спектрів молекул» (ЖЕТФ, 1954, т. 27, №4, стор. 431-438) було опубліковано умова самозбудження молекулярного генератора. У липні 1954 р Таунс з співавторами опублікував повідомлення про створення молекулярного генератора з використанням переходів між інверсійними рівнями молекули аміаку (Phys. Rev. 1954. Vol. 95. P. 282-284). За роботи, присвячені квантовим генераторам, Н.Г. Басов і А.М. Прохоров отримали в 1959 р ленінську премію . У 1964 р Басову, Прохорову і американському фізику Ч. Таунсу за фундаментальні дослідження в галузі квантової радіофізики, що дозволили створити генератори та підсилювачі нового типу - мазери і лазери, присуджена Нобелівська премія .Пріорітет в застосуванні рубіна для створення мазерів належить Прохорову і Басову. Твердотільні лазери. Перехід в оптичний діапазон 
1958 р А.М. Прохоров вперше висловив ідею відкритого резонатора, невід'ємного елементу лазерів.
1960 Лазер на рубіні Меймана
Перший в світі лазер був створений Т.Х. Мейманом на рубін з використанням відкритого резонатора, ідея (1958 р) і реалізація (1959 рік) якого належить А.М. Прохорову.
Тисячу дев'ятсот шістьдесят-один Лазер на рубіні в ФІАН.
У 1960 році, після того, як Шавлов і Таунс, а також Прохоров опублікували статті про перспективність отримання генерації в оптичній області спектра з використанням індукованого випромінювання, Н.Г. Басов привернув до робіт зі створення лазера на рубіні співробітників Лабораторії люмінесценції М.Д. Галанина, А.М. Леонтовича та З.А. Чижикову. Навесні 1961 року було створено лазерна установка, а 18 вересня 1961 року установці була отримана генерація. Після дослідження когерентних властивостей випромінювання лазера була опублікована стаття (ЖЕТФ, т. 43, № 7, 1962). Це була перша публікація в Радянському Союзі по експерименту з оптичним лазером.
1956-1963 Спектри люмінесценції кристалічних решіток з впровадженими в них трехзаряднимі іонами.
Після створення першого в світі лазера на рубіні почалися інтенсивні дослідження різних кристалів з домішками іонів перехідних металів і рідкоземельних елементів. Відомі дослідження Я.І. Френкеля, М.А Ельяшевіч, П.П. Феофілова, М.Д. Галанина.
1960-1961 Лазер з CaF2U3 + Сорокіна і Стівенсона
П.П. Сорокін і М. Стівенсон (IBM Research Laboratory, Yorktown Heights, New York) повідомили, що ними спостерігалося інфрачервоне вимушене випромінювання іонів тривалентного урану, що заміщають кальцій у флуорен CaF2U3 +, а в наступних їхніх роботах описані лазери на цю речовину і на CaF2Sm2 +. У виборі робочої речовини визначальну роль зіграли роботи Л.М. Галкіна і П.П. Феофілова.
1963-1965 Перші радянські лазери з іонами Nd
Перший лазер на основі неодимового скла з довжиною хвилі випромінювання ~ 306 мкм був побудований Е. Снітцером. Лазери з іонами Nd3 +, впровадженими в кристали SrF2, були побудовані Я.С. Крісс і П.П. Феофілова, і в кристали іттрофлюріта CaF2 - YF3 - групою авторів Х.С. Багдасаров, Ю.К. Воронін, А.А. Камінський, В.В. Осико, А.М. Прохоров.
1961-1965 Лазери на склі.
Поряд з кристалічними набули широкого поширення лазери на фосфатних і силікатних стеклах. Особливу важливість придбали волоконні світловоди з кварцового скла. За роботи по оптичних квантових генераторів на неодимовому склі і за освоєння їх серійного виробництва в 1974 році групі радянських вчених і інженерів М.П. Ванюкову, А.А. Макові, А.М. Бонч-Бруєвича, Г.О. Карапетяну, Е.І.Галанту, Е.М. Діанова, П.Г. Крюкову, Ю.В. Любавський, Е.А. Вершинський, Е.М. Корягіну, Б.Н. Рєпіна, Б.В. Скворцову була присуджена Державна премія.
1959-1965 Газові лазери
Перший газовий лазер (на суміші гелію і неону) був побудований в 1961 р ДЖАВАННА, Беннет і Херріота. Н.Г. Басовим, Є.П. Маркіним і Д.І. Махаємо в 1962 році був створений перший радянський гелій-неоновий лазер з випромінюванням на довжині хвилі 1,153 мкм. Після ряду удосконалень гелій-неоновий лазер став одним з найбільш уживаних і отримав назву класичного. Він викликав до життя безліч досліджень, присвячених лазерів на інших газоподібних активних речовинах. Їх можна розділити на чотири групи:
- ЛАЗЕРИ З нейтральних атомів.
У 1962 р в США в лабораторії Белл-Телефон К. Пател отримав генерацію на суміші гелій-неон на довжині хвилі 11530.
У 1963 р Г.Г. Петраш і І.М. Князєв в ФІАН спостерігали імпульсну генерацію на неоні і на суміші неону і гелію. В.П. Чеботаєв в Новосибірську в Інституті напівпровідників побудував лазер на чистому неоні.
У 1960 р С.Г. Раутиан і І.І. Собельман в ФІАН запропонували здійснити негативний поглинання в парах металів, що володіють великою кількістю стабільних і метастабільних рівнів енергії. Ця ідея була реалізована в 1961 р Джекобсом, Гулдом і Рабиновичем в Нью-Йорку. Вони отримали когерентне посилення світла в оптично збудженому газоподібному цезіі на довжині хвилі 3,2 мкм. - ІОННІ ЛАЗЕРИ.
На відміну від лазерів з нейтральними атомами іонні лазери генерують більш короткохвильове випромінювання.
В СРСР одноватний ОКГ з Ar + безперервної дії був створений в 1965 р
1966 році було розроблено лазер з іонами Ar, призначений для промислового виробництва.
У ФІАН В.Ф. Китаєвої, Ю.І. Осипової і М.М. Соболєвим в 1967 році виконані спектральні дослідження лазера з іонами Ar +.
Для іонних лазерів потрібна висока щільність розрядного струму і високі
енергії накачування. - МОЛЕКУЛЯРНІ ЛАЗЕРИ.
У 1960-х рр. були розпочаті роботи по отриманню генерації в широкому діапазоні довжин хвиль з молекулярними активними речовинами і по розробці нових методів накачування.
У ФІАН в 1961 р С.Г. Раутіаном і І.І. Собельманом була виконана піонерська робота «Фотодисоціація молекул як спосіб отримання середовища з негативним коефіцієнтом поглинання» (ЖЕТФ.1961.Т. 41. №6. С.
2018-2019).
Перший молекулярний лазер був створений в 1964 р в США C. Пателом на молекулах вуглекислого газу.
У 1964 р в ФІАН П.А. Бажулін, І.М. Князєв і Г.Г. Петраш вперше побудували лазер на молекулярному водні.
У 1966 р В.К. Конюхов і А.М. Прохоров (ФІАН) вперше повідомили про інверсної населеності при адіабатичному розширенні газової суміші.
У 1963 р Н.Г. Басов і О.Н Ораевскій (ФІАН) показали, що накачування молекулярного лазера можна здійснити шляхом нагрівання або охолодження активної середовища. Завдяки цій роботі з'явилася можливість створення газодинамічних лазерів, в яких активна газова середовищ рухається через оптичний резонатор з надзвуковою швидкістю. Теплова енергія газу в формі коливального руху молекул безпосередньо перетворюється в енергію когерентного випромінювання.
В.К. Конюхов і А.М. Прохоров (ФІАН) в 1966. побудував газодинамический лазер безперервної дії на суміші вуглекислого газу, азоту і води і отримав на нього авторське свідоцтво.
У ФІАН був побудований CO2 лазер з підсилювальними каскадами довжиною 120 м, який працював в безперервному режимі. - ексимерних лазерів
1960-1970 Поняття «Ексімер» вперше введено в розгляд Б. Стівенсом і Е. Хаттоном.
У 1970 р Н.Г. Басов з співробітниками в ФІАН отримали генерацію в рідкому ксеноні на довжині хвилі 0,176 мкм при накачуванні імпульсним пучком електронів високої енергії (800 кеВ). Головним достоїнством ексимерного лазера є просування в ультрафіолетову область.
У 70-ті роки створення ексимерних лазерів було серйозним досягненням квантової електроніки.
1960-1963 Напівпровідникові лазери
Н.Г. Басов, Б.М Вул і Ю.М. Попов в статті «квантовомеханічна напівпровідникові генератори і підсилювачі електромагнітних коливань» (ЖЕТФ. 1959. Т. 37. № 2. С. 587-588.) Вперше розглянули принципову можливість використання електронних переходів між зоною провідності і донорними, або акцепторними, домішковими рівнями напівпровідника для отримання електромагнітного випромінювання за допомогою механізму індукованого випромінювання. У статті сформульовані умови збереження станів з негативною температурою і умови генерації. Ця робота зареєстрована Комітетом у справах винаходів і відкриттів при Раді Міністрів СРСР з пріоритетом 7 липня 1958 Премія імені О.Ф. Іоффе 2000р. була присуджена Ю.М. Попову (ФІАН) за цикл робіт по катодолюминесценции і напівпровідникових лазерів з катоднолучевой накачуванням, виконаних в 1959-1963 рр. У 1959-1962 рр. в ФІАН Н.Г. Басовим, О.Н. Крохин і Ю.М. Поповим була виконана велика серія теоретичних та експериментальних досліджень за оптичними властивостями напівпровідників інверсної населеності і негативної температури. У листопаді 1962 року було запроваджено перше повідомлення співробітників «Дженерал моторс» (Хол і ін.) Про когерентном випромінюванні на pn переході в арсеніді галію GaAs. У грудні 1962 р радянські автори В.С. Багаев, Н.Г. Басов, Б.М. Вул і ін. Створили перший в СРСР лазер на pn переході. За фундаментальні дослідження, що призвели до створення напівпровідникових квантових генераторів, в 1964 році групі радянських фізиків (Б.М. Вул, О.Н. Крохин, Ю.М. Попов, А. П. Шотов, С.Н. Ривкін, Д. Н. спадщини, А.А. Рогачов, Б.В. Царенко) була присуджена Ленінська премія.В 1963-му і наступні роки в Ленінградському Фізико-технічного інституті (ЛФТИ) Ж.І. Алфьоров, В.М. Андрєєв, Д.З. Гарбузов, Е.Л. Кравець та ін. Розробили арсенідние гетероструктури типу AlGaAs - GaAs і ін., На яких за допомогою інжекції електронів в гетероперехід вдалося різко підвищити ефективність лазерів. Роботи були відзначені Нобелівською премією 2000 р
1963-1970 Хімічні лазери
Канадський хімік Дж. Полани вперше звернув увагу на те, що молекули в збуджених коливальних станах можуть використовуватися для створення лазерів в області коливальних частот молекул. Н.Г. Басов і А.М. Ораевскій (ФІАН) в 1963 році показали, що швидко протікають процеси можуть призвести до інверсії за рахунок різних швидкостей релаксації рівнів енергії в молекулах. Один з основоположників хімічних лазерів А.Н. Ораевскій (ФІАН) безпосередньо показав, що при хімічних реакціях можуть виникати негативні температури. В.Л. Тальрозе в Інституті хімічної фізики АН СРСР дав глибокий математичний аналіз кінетичних проблем, що виникають в теорії хімічних лазерів. Перша експериментальна реалізація ідеї перетворення енергії хімічної реакції в енергію когерентного електромагнітного випромінювання належить Дж. В. Касперу і Дж. К. Піментел (1965 р.). Галогеноводородами стали найбільш часто вживаними активними речовинами в хімічних лазерах. А.Н. Ораевскій (ФІАН) була розглянута проблема встановлення загальних кореляцій між хімічними реакціями різних типів і параметрами відповідних лазерів. В Інституті хімічної фізики АН СРСР О.М. Батовського і други побудували на суміші водню і фтору перший лазер на основі розгалуженої хімічної реакції. Посилення випромінювання на обертони було вперше отримано в ланцюгової реакції фтору з воднем в лабораторії Н.Г. Басова (ФІАН).
1961-1967 Лазери на барвниках
Ідея використовувати органічні сполуки в якості активних середовищ для лазерів була висунута (1961 г.) С.Г. Раутіаном і І.І. Собельманом (ФІАН), які показали, що при певних умовах коефіцієнт поглинання середовища з органічними молекулами може стати отріцательним.Етой ідеї передували роботи А.Н. Теренін (ГОІ), В.Л. Броуде (Український фізичний інститут, Київ). Працями радянських вчених були створені всі передумови для побудови лазерів на барвниках. (Л.Д. Деркачева (ФІАН), Рубінов О.М. (Інститут фізики, Мінськ)) Перший лазер з органічної активним середовищем (фталоцианин хлористого алюмінію) з довжиною хвилі випромінювання 0,7555 мкм був створений в США П.П. Сорокіним і Дж. Ленкардом (1966 г.). В СРСР оптична генерація на органічних барвниках була вперше отримана (1967) в Інституті фізики АН УРСР в Мінську академіком Б.І. Степановим і його співробітниками А.Н. Рубіновим і В.А. Мостовнікова.
1962-1966 Параметричні генератори
До 1961 року відноситься поява робіт в області нелінійної оптики (С.А. Ахманов, Р.В. Хохлов), які з'явилися основоположними для створення умножителей частоти лазерного випромінювання, генераторів сумарних і різницевих частот, параметричних генераторів світла, комбінаційних лазерів та інших нелінійних пристроїв . У 1962 р незалежно від С.А. Ахманова і Р.В. Хохлова Н. Кролл і Р.Кінгстон розробили принцип параметричного посилення і генерації світлових хвиль (параметричні генератори світла). Параметричне збудження коливань в квантових системах було досліджено Ф.В. Бункин (1960 р.). У 1965 році Р.В. Хохлов, С.А. Ахманоа і ін. Створили в МГУ параметричні генератори світла, в яких активними речовинами служили кристали дигідрофосфату калію, амонію і миш'яку (?). Накачування здійснювалася другий гармонікою випромінювання лазера на неодімовим склі в режимі гігантських імпульсів. Довжина хвиль, що генеруються в параметричному генераторі мала порядок 10 600 с перебудовою довжини хвилі. У 1965 році Дж. А. Джордмейн і Р.С. Міллер в США створили параметричний генератор, в якому активною речовиною служив кристал ниобата літію.
1961-1985 Рентгенівські та гамма-лазери
Для підвищення потужності випромінювання і розширення діапазонів довжин хвиль, на яких досягається генерація, почалася розробка ідеї генерації когерентного рентгенівського і гамма-ізлученія.Первая робота по гамма-лазерів була виконана в 1961 р Л.А. Рівліним.Одін з методів отримання інверсіїзаселеність в глибоких електронних оболонках атомів запропонував в 1972 році М. Корклі. У той же 1972 році А.В. Виноградов і І.І. Собельман (ФІАН) показали, що в якості активного середовища для лазера в області довжин хвиль 50-150 Ао можна використовувати плазму з багатозарядними іонамі.В 1973 р В.С. Летохов дав загальну теорію γ - лазерів на ядерних переходах.В 1975 році І.І. Собельман обґрунтував можливість отримання інверсіїзаселеність і лазерної генерації в високотемпературної плазмі геліоподобних іонів. Накачування могла здійснюватися концентрованими променями потужних лазеров.Трудамі радянських і зарубіжних вчених були створені теоретичні передумови для побудови разера.Л.Д. Розен та ін. В Лабораторії імені Е. Лоуренса (США) в 1985 р створили перший лабораторний разер.
