50 ЛЕТ КВАНТОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ

О.Н. КРОХИН

Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Москва, Россия

Сейчас, спустя 50 лет, особенно остро осознаешь, что открытие физических принципов квантовой электроники в 1954 году — одно из самых выдающихся достижений науки ушедшего века, придавшее значительный импульс развитию современной цивилизации. Венцом этого достижения, безусловно, является создание * в 1960 г. лазера – источника высококогерентного оптического излучения.

Исключительное многообразие лазеров, классифицируемых, например, по агрегатному состоянию активной среды: газовые, твердотельные (полупроводниковые, кристаллические и на основе стекол), жидкие среды;

по методам возбуждения: ("накачки") электрическим током, оптическим излучением, тепловым возбуждением, а также по методам технической реализации, предопределило необычайно широкое их применение в различных областях техники. Многое из того, что в те сравнительно недалекие годы казалось невероятным и вызывало иронические улыбки скептиков, в том числе и физиков, уже стало естественным и привычным, не вызывающим удивления событием.

В этой статье я хотел бы привести результаты, полученные настоящему времени, которые, с моей точки зрения, являются наиболее значимыми, хотя я, конечно, отдаю себе отчет в том, что этот перечень не может быть исчерпывающим. В нем есть достижения как практического, прикладного плана, так и научного, которые еще ждут своего практического осуществления.

– Глобальная система оптоволоконной связи. В настоящее время можно считать освоенной емкость одного оптоволоконного канала до 1010 бит/с, что эквивалентно передаче одновременно около 10 тыс. телевизионных программ. Следует подчеркнуть, что имеются большие резервы повышения скорости информации передачи за счет усовершенствования технических средств. По–видимому, можно ожидать, что в будущем оптические линии связи полностью удовлетворят потребности общества в информационном обмене.

– Стандарты частоты — времени. Современные способы стабилизации частоты генерации электромагнитных колебаний лазера дают возможность фиксировать частоту этих колебаний с относительной точностью 10–15. Это соответствует такой же точности в измерении временных промежутков: например, такие «часы» дают ошибку во времени равную 1 с за интервал 1015 с, т. е. за 100 млн лет. Близка к решению задача прямого переноса этой точности в СВЧ–диапазон, на котором работает Служба времени.

– Генерация сверхкоротких световых импульсов. Специально раз–работанные лазерные системы, генерирующие широкополосный спектр, способны излучать световые импульсы с минимальной длительностью 410–15 с. Импульс имеет пространственную протяженность, равную одной длине волны — примерно мкм. Такие импульсы позволяют "фотографировать" сверхбыстрые атомно–молекулярные процессы, например протекание химических реакций, а также получать сверхвысокие плотности световой мощности при фокусировании излучения в малые объемы.

– Лазерное охлаждение атомов, находящихся в газовом состоянии. Суть этого процесса состоит в том, что небольшое количество атомов, захваченных в так называемую «ловушку» и имеющих первоначально тепловые скорости, соответствующие нормальной температуре, облучаются со всех сторон лазерным излучением, имеющим частоту, соответствующую резонансному квантовому переходу.. При этом частота излучения должна быть настроена таким образом, что поглощение имеет место только для атомов, движущихся навстречу лазерному лучу (из–за эффекта Доплера). При поглощении света передается импульс фотона, то есть происходит торможение. Далее атом вернется в основное состояние, за счет изотропного спонтанного излучения и процесс торможения будет продолжен. Таким способом удалось охладить атомы до температуры порядка 10–9 К и экспериментально изучать квантово–статистические закономерности в поведении ансамбля частиц (конденсация Бозе–Эйнштейна).

– Полупроводниковые лазеры. В практическом освоении новых возможностей, предлагаемых квантовой электроникой, полупроводниковые («диодные») лазеры играют особую роль. Это связано с тем, что в них имеет место прямое преобразования электрического тока в свет и, как следствие этого, они обладают высокой эффективностью — КПД, достигающей 70%. Кроме того, они компактны, и в последние годы * Оптический диапазон включает в себя инфракрасное излучение (длины волн от 10 до 0.7 мкм), видимое (0.7—0.3 мкм), ультрафиолетовое (0.3—0.01 мкм). Граница между этими спектральными участками весьма условна.

2 Снежинск, 59 сентября 2005 г.

удалось существенно повысить их мощность — почти до 20 Вт с одного диода. Среди изделий квантовой электроники диодные лазеры доминируют по объемам продаж и, особенно, по номенклатуре. Они широко применяются в системах оптической связи, устройствах записи—воспроизведения информации на различного типа компактных дисках, в принтерах, дальномерах, измерителях скорости, системах наведения высокоточного оружия и т. д. В последние годы диодные лазеры используются в качестве эффективных источников накачки кристаллических, стеклянных и волоконных лазеров и усилителей, что буквально привело к революции в лазерной технике. Появилась возможность создавать мощные технические комплексы для крупномасштабного машиностроения. Таким образом, создание современных диодных лазеров позволило преодолеть основное препятствие для широкого применения лазерной техники — низкий КПД.

– Высокоэффективные технологические лазерные комплексы с "диодной накачкой". Они уже внедрены в автомобильную промышленность, самолетостроение, вагоно– и судостроение. Например, на заводах фирмы "Фольксваген" задействовано около 600 сварочных лазерных установок. Лазерная сварка имеет ряд существенных преимуществ: более высокую точность, ровность и чистоту сварного шва, отсутствие большой зоны прогрева и, следовательно, деформации. Она эффективна и для изготовления композитных заготовок в машиностроении, например, листового проката, состоящего из разнотолщинных листов или материалов с разными механическими характеристиками, в сварке деталей подшипников и шестерен.

Лазеры находят также широкое применение при раскрое листового материала, в том числе и текстиля, сверлении тонких отверстий (например, в инжекторах двигателей), очистки поверхностей, быстрой и высококачественной резке стекла и т. д.

– Запись и хранение информации большого объема. Сейчас, по–видимому, нет таких людей, которые не знали бы, что такое компакт–диск –“CD”. Огромное множество этих изделий реализуется в торговой сети, начиная от обычных музыкальных дисков до носителей видео, графической и текстовой информации колоссального объема. Я хотел бы здесь только подчеркнуть, что эта техника развивается и совершенствуется буквально у нас на глазах. Это связано с огромными потенциальными возможностями технологии, пока еще полностью не освоенными. Переход к более коротковолновым лазерам (синий участок спектра) на диодах из нитрида галлия приведет к реализации еще большей плотности записи, а осуществление многослойной записи на нескольких различных длинах волн еще более повысит плотность записи информации и скорость ее считывания.

– Активные системы точного позиционирования, локации, высокоточного оружия. Лазеры позволяют создавать активные дальномеры, определители скорости движения объектов, локаторы. Все они, как и системы активного наведения реактивных снарядов, безусловно, находят свое место в военной технике.

– Лазеры для медицины. Широкое внедрение эндоскопической техники делает возможным использование лазеров для полостных операций различного плана. Во многих случаях применение этой техники дает хорошие результаты. Другая область использования лазеров — офтальмология, где лазеры стали стандартным инструментом для оперативного лечения глазных болезней.

– Стимулирование термоядерных реакций. Применение лазеров для решения проблем термоядерного синтеза остается пока на научно–исследовательской стадии. Основная научная проблема заключается в поисках путей преодоления газодинамических неустойчивостей, которыми сопровождаются сжатие и нагрев небольших количеств изотопов водорода – смеси дейтерия и трития. Первопричиной технических трудностей в решении этой задачи является низкий КПД лазерных установок. Представляется, что с переходом на "диодную накачку" трудность может быть устранена, однако стоимость проекта (при современном уровне технологии) может оказаться большой, поскольку "термоядерный" лазер, в отличие от технологического, должен развивать огромную импульсную мощность. Есть надежда, что быстрое развитие лазерной техники и параллельной поиск более эффективных методов "зажигания" термоядерного "топлива" приведут в будущем к решению этой задачи.

Я уже упоминал, что предложенный мной перечень наиболее ярких (по моему мнению) примеров реализации идей квантовой электроники в науке и практике, безусловно, не может быть полным. С другой стороны, не имеет смысла заметно увеличивать его (вопрос: где остановиться?), поскольку за излишней детализацией всегда кроется опасность нагнать скуку на читателя.

Поскольку моя статья посвящена 50–летнему юбилею квантовой электроники, необходимо вернуться в то время, когда это замечательное открытие состоялось и попытаться восстановить историю событий, закончившихся выдающимся результатом.

В 1964 г. Нобелевский комитет по физике присудил премию Н.Г. Басову, А.М. Прохорову и Ч. Таунсу (рис. 1) за "фундаментальную работу в области квантовой электроники, которая привела к созданию генераторов и усилителей, основанных на принципах мазеров и лазеров". Премию разделили на две равные части (одна половина — Н.Г. Басову и А.М. Прохорову, другая — Ч. Таунсу). Может быть, здесь сразу же уместно заметить, что в последующие годы Нобелевской премии трижды были удостоены работы, связанные с квантовой VIII Забабахинские научные чтения электроникой. В 1981 г. лауреатами стали Н. Бломберген и А. Шавлов за исследования в области лазерной спектроскопии; в 1997 г. — С. Чу, К. Коэн–Таннуджи и У.Д. Филипс за развитие лазерных методов охлаждения атомов; в 2000 г. — Ж.И. Алферов за разработку гетероструктур, в том числе для полупроводниковых диодных лазеров, в 2005 г. — Р. Глауберу, Д. Холлу и Т. Хэншу за работы по стабилизации частоты генерации лазеров.

Рис. 1. Нобелевские лауреаты по физике 1964 г. (слева направо):

А.М. Прохоров, Ч. Таунс, Н.Г. Басов в Физическом институте им. П.Н. Лебедева РАН. Октябрь 1965 г Итак, в начале 1950–х годов в Лаборатории колебаний им. Л.И. Мандельштама и Н.Д. Папалекси Физического института им. П.Н. Лебедева (ФИАН) по инициативе А.М. Прохорова начались спектроскопические исследования молекул в радиочастотном диапазоне электромагнитного излучения. Пришедший в ФИАН незадолго до окончания Московского инженерно–физического института Н.Г. Басов включился в эту работу.

Радиоспектроскопия в то время представляла собой новое, быстроразвивающееся направление физики, в котором работали несколько групп ученых в разных странах, среди которых, в первую очередь, следует назвать группу Ч. Таунса в Колумбийском университете США. Цель радиоспектроскопии — изучение структуры молекул. С какими особенностями и, следовательно, проблемами столкнулись пионеры радиоспектроскопии?

Предметом исследований в радиодиапазоне являются квантовые переходы между вращательными уровнями молекул (рис. 2, 3). Частоты этих переходов, например, для молекул аммиака лежат в области субмиллиметрового диапазона длин волн (максимальное значение энергии кванта составляет 210–3 эВ, ~ 0.5 мм).

Так как энергия кванта меньше величины k B T (Т – температура, kВ — константа Больцмана), при нормальной температуре обычно заселены несколько нижних вращательных уровней молекулы. Это приводит к снижению величины поглощения падающего излучения на частоте перехода, поскольку оно представляет собой баланс актов поглощения при переходе с нижнего уровня на верхний и индуцированного испускания при обратном процессе, то есть пропорционально разности N1 N 2, где N1 и N 2 — заселенности нижнего и верхнего уровня соответственно. В результате уменьшается чувствительность метода спектроскопии, основанного на измерениях поглощения радиоволн.

4 Снежинск, 59 сентября 2005 г.

Другое обстоятельство, которое также вызывает снижение точности определения частот квантовых переходов молекул, находящихся в газовом состоянии, — это уширение линии поглощения из–за эффекта Доплера.

Доплеровское уширение линий присутствует во всех вариантах газовой спектроскопии, в том числе, естественно, и в оптическом диапазоне.

Обе проблемы могут быть решены посредством использования вместо газа пучка молекул, пропускаемых через высокочастотный резонатор в направлении, в котором тип колебаний поля в резонаторе является почти «предельным», то есть имеет очень большую фазовую скорость в этом направлении. Очевидно, что поскольку доплеровское смещение частоты перехода пропорционально v/cф, где v — тепловая скорость молекулы, а cф — фазовая скорость волны, то при cф частотный сдвиг будет мал (рис. 4).

Частота электромагнитной волны, излучаемой движущейся направо со скоростью v молекулой, сдвигается относительно частоты перехода на величину 0v/cф для приемника, установленного справа, и почти не смещается для приемника, установленного внизу; в резонаторе можно сделать эффективную (фазовую) скорость сф, что исключает сдвиг частоты Использование вместо газа пучка молекул позволяет также увеличить эффективность поглощения за счет "сортировки" молекул по уровням неоднородным электрическим или магнитным полем. В частности, если сортировка молекул производится неоднородным электрическим полем (например, квадрупольным конденсатором, состоящим из четырех металлических стержней, вдоль оси которого распространяется пучок), то при входе в сортирующую систему молекул, находящихся в результате теплового возбуждения на нескольких квантовых вращательных уровнях (в "смешанном" состоянии), электрическое поле "перепутывает" эти состояния. Возникает дипольный момент и, соответственно, сила, которая действует на молекулы в направлении, поперечном по отношению к направлению движения пучка — в направлении градиента неоднородного поля.

Таким образом, молекулы, расположенные на близлежащих уровнях исследуемого перехода, фокусируются на ось системы или выбрасываются из пучка (рис. 5). Итак, применение пучков молекул позволило решить две важные для спектроскопии задачи: исключить доплеровское уширение линии перехода и повысить эффективность поглощения за счет сортировки молекул. Теперь уже до принципа создания мазера было совсем близко.

Действительно, а почему бы не использовать для целей радио–спектроскопии не поглощательные, а излучательные переходы? Если мы попытаемся проследить за логикой Н.Г. Басова и А.М. Прохорова, с одной стороны, и Ч. Таунса, Дж. Гордона и Х. Цайгера — с другой, то убедимся, что обе группы радиоспектроскопистов говорили в своих публикациях 1954 г., в первую очередь, об увеличении разрешающей силы радиоспектроскопов за счет использования вместо поглощения индуцированного испускания, поскольку последнее благодаря регенерации (т.е. усилению в резонаторе) должно привести к сужению линии перехода (рис. 6). Эти две работы ознаменовали начало новой эры в радиофизике – применения квантовых систем для генерации электромагнитного излучения.

В конце 1963 г., когда уже было ясно, что открытие привело к созданию нового научного и технического направления, получившего название "квантовая электроника", и в научных кругах сложилось мнение о том, что оно является выдающимся достижением, Д.В. Скобельцын выдвинул его на соискание Нобелевской премии. В своем письме в Нобелевский комитет он писал: "...изучая этот вопрос, можно вспомнить, что первые соображения об использовании индуцированного излучения для когерентного усиления и генерации электромагнитных волн были высказаны независимо этими исследователями в начале 50–х годов на конференциях, труды которых, к сожалению, не были изданы впоследствии….

Первые же публикации в печати, относящиеся к квантовым генераторам, появились в 1954 г. А именно:

Н.Г. Басовым и А.М. Прохоровым в январе 1954 г. была направлена в редакцию "Журнала экспериментальной и теоретической физики" статья "Применение молекулярных пучков для радиоспектроскопического изучения вращательных спектров молекул", которую редакция опубликовала в томе 27 на стр. 431—438 в октябре 1954 г. В мае 1954 г. Ч. Таунс с сотрудниками направил в журнал "Physical Review" статью "Микроволновый молекулярный генератор и новая сверхтонкая структура микроволнового спектра аммиака". Эта работа была опубликована в томе 93 на стр. 282—284 в июле 1954 г.»

Д.В. Скобельцын завершает свое письмо: "То многообразие работ по квантовым генераторам, которое мы имеем к настоящему времени, так или иначе отражает новые идеи, выдвинутые и сформулированные независимо в одно и то же время Ч. Таунсом, Н.Г. Басовым и А.М. Прохоровым.

Я надеюсь, что мои доводы достаточно основательны для рассмотрения Нобелевским комитетом моих соображений, изложенных в настоящем письме".

Конечно, Д.В. Скобельцын был не единственным ученым, выдвинувшим эту работу.

Перейдем теперь к этим первым работам по квантовой электронике. В статье Ч. Таунса и его сотрудников Дж. Гордона и Х. Цайгера "Молекулярный микроволновый генератор и новая сверхтонкая структура в микроволновом спектре аммиака" сообщалось о том, что "создана и работает экспериментальная установка, которая может быть использована в качестве микроволнового спектрометра высокого разрешения, микроволнового усилителя или очень стабильного генератора. Это устройство, в котором используется инверсионный спектр молекулы аммиака, основано на излучении энергии внутри резонатора с высокой добротностью пучком молекул аммиака...". Таким было первое сообщение о реализации молекулярного генератора — мазера.

Н.Г. Басов и А.М. Прохоров в своей статье "Применение молекулярных пучков для радиоспектроскопического изучения вращательных спектров молекул" писали: «Используя молекулярный пучок, в котором отсутствуют молекулы в нижнем состоянии рассматриваемого перехода, можно сделать "молекулярный генератор".

Принцип действия молекулярного генератора состоит в следующем.

Отсортированный молекулярный пучок, в котором отсутствуют молекулы в нижнем состоянии рассматриваемого перехода, пропускается через объемный резонатор. За время пролета молекул в объемном резонаторе часть молекул переходит из верхнего состояния в нижнее, отдавая энергию объемному резонатору. Если мощность потерь внутри резонатора меньше мощности излучения молекул, то наступает самовозбуждение, при котором мощность в резонаторе растет до величины, определяемой эффектом насыщения. Таким образом, самовозбуждение наступит, если...». Далее идут формулы, определяющие основные параметры генератора, и в конечном итоге оценивается величина добротности, необходимая для самовозбуждения молекулярного генератора. Для молекулы CsJ, которую исследовали Н.Г. Басов и А.М. Прохоров, добротность должна быть не менее 7106 (!). Это явилось основанием утверждать, что в данном случае самовозбуждение невозможно (не хватает трех порядков в величине добротности). Однако, учитывая, что система формирования пучка в экспериментах была недостаточно эффективной, авторы все же делают оптимистический вывод о возможности реализации молекулярного генератора.

Н.Г. Басов и А.М. Прохоров начали создавать установку не на пучке молекул CsJ, а на более интенсивном пучке. Однако после публикации Ч. Таунса они перешли на аммиак и через непродолжительное время получили генерацию. Официальной публикации не было по понятным причинам, но в докторской диссертации Н.Г. Басова, которая была представлена к защите в 1956 г., содержалось подробное описание молекулярного генератора, работающего на пучке молекул аммиака (рис. 6). В отзыве на диссертацию А.М. Прохоров, в частности, писал: "Возможность создания молекулярного генератора была впервые указана Н.Г. Басовым в 1952 г.".

Единственное, что удалось обнаружить в архивах на эту тему, — доклад Н.Г. Басова и А.М. Прохорова, находящийся в стенограмме Совещания по магнитным моментам ядер, которое состоялось 22–23 января г. (Архив Российской академии наук. Ф. 1522. Оп. 1. Д. 59. С. 36—47). Доклад, прочитанный Н.Г. Басовым, содержит два существенных момента, имеющих прямое отношение к исследуемой здесь теме. В частности, там сказано: "После того, как мы выяснили в общем теоретические возможности сортировки молекул, сразу естественно было перейти на новую методику получения (так в тексте. — О. К.). Именно: смотреть не поглощение микроволн, а излучение, т.е. отсортировать молекулы, находящиеся не в нижнем вращательном состоянии, а выделять молекулы, находящиеся в верхнем вращательном состоянии. И наблюдатъ уже не спектр поглощения, а спектр излучения молекул... Для наблюдения индуцированного излучения такого молекулярного пучка он пропускается через резонатор. С течением времени, если добротность резонатора достаточно велика, энергия, запасенная в резонаторе, растет и вероятность излучения молекулами энергии стремится к единице".

Другое интересное заявление, сделанное в том же докладе, звучит так: "Здесь сразу надо сказать, что, как было показано А.М. Прохоровым, монохроматизация пучка по скоростям необязательна, так как здесь можно пользоваться таким высокочастотным полем, при котором доплеровское расширение (так в тексте. — О. К.) не получается. Если пропустить пучок вдоль волновода в таком направлении, в котором фазовая скорость волн, скажем Е–волны, равна бесконечности, то сдвига из–за доплеровского эффекта не получается, так как сдвиг частоты определяется отношением скорости молекулярного пучка к фазовой скорости волн в направлении распространения пучка".

Здесь необходимо отметить, что существование процесса индуцированного излучения было постулировано А. Эйнштейном в 1917 г. в результате анализа установления процесса теплового равновесия между излучением и атомной системой. Вывод о том, что квант индуцированного излучения должен быть тождествен квантам, вызвавшим такое излучение, следует из квантовой теории поля и обычно ассоциируется с именем П. Дирака (хотя я подтверждения этому утверждению не нашёл) Однако перекинуть мостик между понятием когерентности в классическом понимании этого слова (тип колебания поля в резонаторе) и утверждением о тождественности квантов (у них отсутствует понятие фазы) не так просто. Именно установление когерентности в молекулярных ("квантовых") генераторах, работающих за счет вынужденного излучения, является нетривиальным фактом этого выдающегося открытия (рис. 7).

При единичном акте вероятность излучения заданной частоты дается колоколообразной функцией с шириной спектра 0 ~ 1 / 21, где время излучения со второго уровня на первый; при многократном индуцированном излучении спектральные вероятности умножаются во столько же раз и в пределе очень большого числа переходов спектр будет стремиться к монохроматическому (генерация в лазере);

индуцированное излучение когерентно (тождественно) падающей волне, что подтверждено открытием мазерного эффекта Из работ раннего периода квантовой электроники упомяну о предложении сортировки частиц методом накачки активных сред электромагнитным излучением — так называемая трехуровневая схема. Она с успехом была применена для создания мазеров — малошумящих усилителей СВЧ–диапазона на кристалле рубина и в дальнейшем — для создания лазеров. Это предложение содержалось в статье Н.Г. Басова и А.М. Прохорова "О возможных методах получения активных молекул для молекулярного генератора", напечатанной в "Журнале экспериментальной и теоретической физики" в феврале 1955 г. (Т. 28. С. 249, 250).

Открытие новых методов генерации электромагнитного излучения привело к бурному развитию научных исследований в области квантовой электроники и принесло в ряде случаев фантастические результаты, которые в те далекие 1950–е годы было просто невозможно себе представить. В первую очередь следует сказать о реализации принципов молекулярного генератора в оптическом диапазоне частот, другими словами, о создании лазеров.

В июне 1958 г. А.М. Прохоров опубликовал в "Журнале экспериментальной и теоретической физики" (Т. 34. С. 1658—1659) статью "О молекулярном усилителе и генераторе на субмиллиметровых волнах" (направлена в редакцию в апреле 1958 г.). В ней предложен так называемый открытый резонатор, в котором высокая добротность осуществляется за счет короткой длины волны излучения: "Для создания молекулярного генератора в качестве резонатора можно использовать два плоскопараллельных зеркала. Если расстояние между зеркалами равно l и коэффициент отражения от зеркала равен k (считая, что потери энергии плоской волны происходят только при отражении от зеркала), то добротность такой системы равна Как известно, открытые "многомодовые" (с большим числом различных типов колебаний поля, имеющих близкие частоты) резонаторы — неизменный атрибут лазеров.

В декабре того же 1958 г. А.Л. Шавлов и Ч. Таунс опубликовали в "Physical Review" (Т. 112. С. 1940—1949) развернутую статью "Инфракрасные и оптические мазеры" (направлена в редакцию в августе 1958 г.) В ней сообщалось: "Рассмотрена возможность переноса техники мазеров в инфракрасный и оптический диапазон. Показано, что при использовании резонатора сантиметрового размера, имеющего много резонансных мод, генерация на указанных волнах может быть достигнута при накачке вполне реальной мощностью некогерентного света".

И наконец, в августе 1959 г. в "Журнале экспериментальной и теоретической физики" (Т. 37. С. 586, 587) увидела свет статья Н.Г. Басова, Б.М. Вула и Ю.М. Попова "Квантово–механические полупроводниковые генераторы и усилители электромагнитных колебаний" (поступила в редакцию в мае 1959 г. и зарегистрирована в Комитете по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР 7 июля 1958 г.). В ней рассматривалась "возможность использования электронных переходов между зоной проводимости (валентной зоной) и донорными (акцепторными) примесными уровнями полупроводника для получения электромагнитного излучения с помощью механизма индуцированного излучения подобно тому, как это имеет место в молекулярном генераторе".

В этих трех статьях впервые делалась попытка продвинуть принципы работы молекулярного генератора в область инфракрасных и оптических частот. Они, конечно, только положили начало таким исследованиям и привлекли внимание научной общественности к новому научному направлению.

О том, что из этого получилось, я уже сказал. Здесь же считаю нужным отметить, что 50 лет развития квантовой электроники являются блестящим примером, демонстрирующим значение фундаментальной науки или фундаментального открытия для практических приложений с пользой для общества и экономики. Квантовая электроника раскрыла свои возможности фактически на протяжении жизни одного–двух поколений.

Огромный объем результатов, полученных с использованием методов квантовой электроники в нашей стране, оказался возможным благодаря большому вниманию со стороны государства и, более конкретно, со стороны ряда министерств: оборонной промышленности, электронной и радио– промышленности, среднего машиностроения и Академии наук СССР. Очевидно, что в реализацию рожденных этим открытием программ было вовлечено большое количество научно исследовательских институтов и конструкторских организаций, в которых работали высококвалифицированные специалисты и выдающиеся ученые. Конечно, весьма рискованно пытаться назвать все имена, но несколько исключений можно сделать.

В первую очередь я имею в виду двух замечательных ученых, создавших в Московском университете научную школу по когерентной и нелинейной оптике — Р.В. Хохлова и С.А. Ахманова. Эта научная школа, объединяющая в настоящее время кафедры квантовой электроники, общей физики и волновых процессов, а также Международный лазерный центр МГУ, внесла выдающийся вклад в исследования параметрических процессов и процессов генерации гармоник, фундаментальных закономерностей распространения мощного светового излучения в средах, разработку методов нелинейной спектроскопии. И ныне она относится к числу самых успешно и плодотворно работающих научных объединений нашей страны.

Следует также сказать о коллективе Государственного оптического института им. С.И. Вавилова (ГОИ) — ведущего советского и российского центра в области оптики. В этом институте практически одновременно с ФИАНом были запущены первые в стране рубиновые лазеры, а в последующие годы интенсивно проводились исследования в области квантовой электроники. Институт лазерной техники, выделившейся из ГОИ несколько лет назад, успешно их продолжает. Считаю нужным отметить огромную роль в развитии квантовой электроники Ленинградского института точной механики и оптики (сейчас Санкт–Петербургский технический университет). Ленинградское оптико–механическое объединение много сделало для совершенствования техники и технологии в области оптического и лазерного приборостроения, особенно при осуществлении крупных проектов.

Как уже упоминалось выше, Нобелевская премия по физики 2000 г. присуждена Ж.И. Алферову, успешно реализовавшему в начале 1960–х годов гетероструктуры на основе арсенида галлия—алюминия, а позднее — на более сложных четырехкомпонентных соединениях. Именно с освоением гетероструктур полупроводниковые лазерные диоды обрели облик современных устройств с высоким КПД и мощностью. Резерв в улучшении их параметров далеко не исчерпан и, надеюсь, мы еще будем свидетелями впечатляющих результатов.

Высокопрецизионная спектроскопия и методы создания высокостабильных оптических генераторов активно развиваются в Институте лазерной физики Сибирского отделения РАН. Разработка эталонных частот для Службы времени требует реализации устройств переноса частот из оптического в радиодиапазон. Эта задача успешно решается также в ФИАНе и других организациях. В Институте лазерной физики, в ФИАНе, Институте прикладной физики, а также в Институте спектроскопии РАН проводятся широкие исследования в направлении создания лазеров с фемтосекундной длительностью импульсов и применения их для целей спектроскопии высокого пространственного разрешения. Работы коллектива Института спектроскопии по проблеме лазерного охлаждения атомов носят приоритетный характер.

Немало сделали для для развития твердотельных лазеров и их медицинского применения коллективы институтов Общей физики им. А.М. Прохорова и Института проблем лазерных и информационных технологий РАН.

Большой вклад в развитие лазерной техники внес НИИ "Полюс" (сейчас ФГУП НИИ "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха). Разнообразные лазерные системы различного назначения и комплектующие элементы, а также системы управления лазерным излучением внедрены в серийное производство и стали доступны для многих организаций благодаря разработкам НИИ "Полюс".

Мощная лазерная техника успешно разрабатывалась в Научно–производственном объединении "Астрофизика" и Всероссийском научно–исследовательском институте экспериментальной физики (г. Саров), где, в частности, создана для термоядерных исследований лазерная установка "Искра–5", в которой используется фотодиссоционный метод получения активной среды на атомах йода (энергия 20 кДж). В настоящее время разрабатывается более мощная система "Искра–6". Активно участвуют в развитии лазерной техники и многочисленных ее применений институты и предприятия промышленности Белоруссии, где в свое время был сформирован научно–производственный комплекс советской оптической промышленности.

Ученым и инженерам из упомянутых выше организаций и многим другим мы обязаны тем, что на протяжении полувека отечественная наука была на высоком уровне достижений и внесла огромный вклад в квантовую электронику.