Как рождаются лазеры?

Об этом спросили мы у доктора физико-математических наук, заведующего отделом газовых лазеров Института сильноточной электроники Юрия Ивановича Бычкова.
- Очень просто, - ответил он, и по лицу ученого скользнула улыбка. - Вас какие интересуют? Эксимерные, инфракрасные или работающие в видимом диапазоне?
Заведующий отделом взял кусочек мела, повернулся к доске, висевшей рядом с письменным столом, и начертил нечто, напоминающее цилиндр со множеством отводов.
- Если эту камеру, - кусочек мела остановился на цилиндре, - заполнить газовой смесью (а таких смесей, заметьте, существует великое множество, причем каждая в соответствующих условиях ведет себя по-разному) и возбудить ее, привести в состояние такой активности, чтобы получить импульсы, энергия которых равнялась бы, ну, скажем, 10 джоулям, то тогда мы сможем получить лазерный луч. Вот, собственно, один из приблизительных "рецептов" изготовления лазеров.
Юрий Иванович положил мел, прошелся по кабинету:
- Ну, а если серьезно, ю создание лазеров - дело сложное. Это поиск, в котором требуются глубокие знания и упорство.
Прежде чем создать установку, надо обеспечить математическое моделирование процессов, происходящих в активной среде лазера. А потом, "рождение" не конец - начало нашей работы.
- Причем самой интересной! - подтверждает Валерий Федорович Лосев, руководитель группы эксимерных лазеров (он же заместитель заведующего отделом), и приглашает нас туда, где рождаются лазеры.
...Спускаемся в бункер. Гул токарного станка, треск электросварки, запах металла - настоящий заводской цех.
- К сожалению, не настоящий. - Лосев достает из-под верстака увесистую деталь со множеством отверстий разных конфигураций. - Крайне нужна такая штуковина, а делать ее непросто: филигранная работа. Создание таких установок, как наши лазеры, пусть даже в единичных экземплярах, процесс технологически сложный, требующий специального оборудования, оснастки и прочего. Так что, пока сделаешь установку, ты швец и жнец. Вначале - конструктор, потом разработчик, потом монтажник, и, только когда лазер готов, ты, наконец, исследователь. Вот тут и начинается самая сложная, но и cамая, как я уже говорил, интересная работа. Кстати, сегодня кое-что вы сможете увидеть. Кажется, к вечеру мы запустим "УФЛ-3".
С этим "УФЛом" (лазер, действующий в области ультрафиолетовых лучей) нам явно не везло. В самый неподходящий, предпусковой момент он забарахлил, и вот уже который день возится с ним стажер Виктор Скакун.
К вечеру действительно дело пошло на лад. Вскоре стажер накрыл камеру лазера свинцовым чехлом, подошел к пульту, нажал кнопку. Прозвучал выстрел. И... все?
- А вы ждали чего-то необычного? - Лосев нахмурился. - Идет рабочий эксперимент. Никаких сенсаций. Сейчас стажер запишет в журнал показания приборов и снова повторит эксперимент. Исследования такого рода длятся долго - неделями, месяцами, а то и годами.
Годами следить за монотонно скользящей змейкой осциллографа, фотографировать каждый его зигзаг, выписывать унылые колонки цифр, вычерчивать диаграммы из линий, как капли воды, похожих друг на друга. И это интересно?!
- Безусловно! - присоединяется к беседе младший научный сотрудник Евгений Николаевич Тельминов (снимок внизу справа). - Интерес, конечно же, не в записывании цифр, а в закономерностях, которые из них вытекают...
- Скажем, "УФЛ-3" у нас сейчас действует в режиме только одного импульса, - Валерий Федорович Лосев (на снимке вверху) размашисто пишет на доске формулу, - а мы хотим его заставить трудиться в разных режимах. С высокой частотой повторения импульса до 100-1000 раз в секунду.
Выстраиваются колонки цифр. Ребята увлекаются и вскоре забывают о присутствии посторонних, начинают спорить. Разногласия по существу и, судя по всему, имеют свою предысторию - идет обсуждение параметров нового лазера.
Да, лазер все увереннее входит в жизнь человека. Он оказался удивительным и совершенным инструментом, ибо способен проникнуть в области, доселе не изведанные. Но его совершенство заключается не в сложности конструкции. Напротив, она проста настолько, что ее может понять любой школьник. Но эта простота обманчива. Чтобы создать лазерную установку, нужны глубокие знания. Причем в самых разнообразных областях науки. Недаром лазер называют прибором интеллекта. Он вобрал в себя опыт квантовой электроники, оптики, физики газового разряда и многое другое.
В отделе газовых лазеров уже созданы два десятка разных установок (каждый из них имеет акт внедрения), которые работают в Томске, Москве, Киеве, Ленинграде, Ташкенте. Но что такое два десятка на всю страну, если надобность в них растет значительно стремительнее, чем они строятся. Письма в Институт сильноточной электроники идут со всех концов, в которых одна просьба - сделать ту или иную установку. Но задача ученых - не серийное производство, а исследование возможностей новых лазеров с новыми параметрами.
Так что, когда по-настоящему вникнешь в суть дела, начинаешь понимать: увы, только нам, дилетантам, эта работа может показаться неинтересной и однообразной. Им же, людям, сведущим и одержимым, за кажущимся хаосом цифр и формул видна закономерность, разрушающая (и так бывает) или подтверждающая их идеи и замыслы.
У этих парней - руки рабочих (такова специфика лазерной науки. Она молода, и все здесь, как говорится, с пылу, с жару). Потому им приходится быть людьми мастеровыми - токарями, слесарями, электриками, лудильщиками и даже электросварщиками. Но ведь они еще и исследователи. За десять лет существования отдела (а он создан на базе лаборатории Института оптики атмосферы) здесь защищено 12 диссертаций, созданы уникальные установки, такие, например, как мощные импульсные "Лады", и атмосферные импульсные лазеры "АИЛы" или компактные (помещай хоть в чемодан) "МИРи", разработанные под руководством старшего научного сотрудника В.М. Орловского (снимок внизу слева). Один из них-"МИГ-3"- экспонировался на выставке "Сибирский прибор-83", которая проходила в новосибирском Академгородке. Вообще, многие установки, созданные в этом отделе, демонстрировались на разных конкурсах, выставках, в том числе и на ВДНХ, где оказались бронзовыми призерами.
Сейчас рождается новое поколение - лазеры, действующие на эксимерных (возбужденных) молекулах. Их импульс достигает ста мегаватт и длится миллиардную долю секунды. Это качество значительно расширяет возможности прибора.
Лазеры, лазеры, лазеры... Одни зондируют атмосферу, другие разделяют изотопы, с помощью третьих сгорает плазма, четвертые участвуют в сложнейших операциях, помогают сшивать кровеносные сосуды. А на что окажется способным вот этот, к испытанию которого только что приступили его авторы - В.Ф. Лосев и младший научный сотрудник Е.Н. Тельминов? Или тот, что лежит еще грудой труб и железа у входа в бункер, рождается лишь в формулах и чертежах?

 

Л. МЕРЦАЛОВА.

"КРАСНОЕ ЗНАМЯ" 14 января 1983 года