Печатная версия
Архив / Поиск

Archives
Archives
Archiv

Редакция
и контакты

К 50-летию СО РАН
Фотогалерея
Приложения
Научные СМИ
Портал СО РАН

© «Наука в Сибири», 2019

Сайт разработан и поддерживается
Институтом вычислительных
технологий СО РАН

При перепечатке материалов
или использованиии
опубликованной
в «НВС» информации
ссылка на газету обязательна

Наука в Сибири Выходит с 4 июля 1961 г.
On-line версия: www.sbras.info | Новости | Архив c 1961 по текущий год (в формате pdf), упорядоченный по годам
 
в оглавлениеN 19 (2155) 22 мая 1998 г.

КАК ФОТОННОЕ ЭХО...

Стало уже традицией писать о трудных временах и об удивительной жизнеспособности российской науки. Истоки этой жизнестойкости -- в профессионализме, энтузиазме и верности своему делу людей науки, истинных продолжателей демократических традиций русской интеллигенции. И еще для плодотворной работы очень важно то, что обычно называют атмосферой научного коллектива. В лаборатории лазерной спектроскопии Института физики полупроводников СО РАН царит атмосфера творчества, искренней доброжелательности и настоящего демократизма. В этом велика заслуга руководителя лаборатории доктора физико-математических наук ЛЕОНИДА СЕМЕНОВИЧА ВАСИЛЕНКО.

И.БЕТЕРОВ,
заведующий отделом квантовой электроники, доктор физико-математических наук;
Н.РУБЦОВА,
ведущий научный сотрудник, доктор физико-математических наук ИФП СО РАН.

Область научных интересов Л.Василенко широка -- исследование режимов генерации газовых лазеров, спектроскопия высокого разрешения, регистрация микропримесей в газе. "Горячая точка" сегодняшней работы Л.Василенко -- фундаментальные исследования когерентных нестационарных процессов в атомных и молекулярных газах. Эти процессы, представляющие собой разновидности фотонного эха, оказались чрезвычайно перспективными с точки зрения спектроскопии высокого разрешения, хранения и обработки оптической информации, а также получения спектральных реперов высокой контрастности и крутизны.

В эти майские дни мы отмечаем 60-летний юбилей руководителя лаборатории лазерной спектроскопии. За плечами у него более двадцати лет руководства лабораторией, семь лет руководства Отделом квантовой электроники. Развиваются идеи, заложенные в работах Л.Василенко, растут ученики, защищаются диссертации, растет и список собственных научных публикаций автора (их у Л.Василенко более 140). А началось все 35 лет назад, когда выпускник НЭТИ Леонид Василенко пришел в Институт радиофизики и электроники (вошедший впоследствии в нынешний ИФП СО РАН). Это было время становления нового научного направления -- квантовой электроники, время, когда простые, с точки зрения современного эксперимента, работы позволяли делать революционные открытия в науке и лазерной технике, и это время призывало своих героев.

Уже в 1965 году (напомним, что "лазерная эра" началась в 1961 году) Л.Василенко в соавторстве с будущим академиком Академии наук СССР В.Чеботаевым публикует в ведущем физическом журнале "ЖЭТФ" серию работ по исследованию режимов генерации атомарного газового лазера на смеси неона с водородом. Почти одновременно там же выходит публикация Ю.Троицкого, Л.Василенко и В.Чеботаева о визуальном наблюдении инфракрасного излучения (первое наблюдение нелинейного преобразования "невидимого" излучения в видимый диапазон в биологическом объекте -- на сетчатке глаза человека) -- одна из пионерных работ в области нелинейной оптики и биофизики.

Буквально через год после создания Пейтелом инфракрасного лазера на двуокиси углерода, такой лазер заработал у Л.Василенко -- несомненно, первый в Сибири. Значение этой работы трудно переоценить: по выражению самого Пейтела, "лазеры на двуокиси углерода уже открыли простор физическим исследованиям, неведомым ранее, и обещают неизмеримо больше плодотворных экспериментов в будущем".

В 1968 году публикуется серия экспериментальных работ Л.Василенко в соавторстве с В.Чеботаевым по влиянию столкновений на насыщение поглощения колебательно-вращательных переходов. В дальнейшем эти работы развиваются в двух направлениях -- фундаментальные исследования молекулярных столкновений и получение узких частотных реперов (резонансов насыщенного поглощения), используемых для активной стабилизации частоты лазерного излучения. По инициативе В.Чеботаева прикладной аспект, направленный на создание оптических стандартов частоты, бурно развивается в 70-х годах в лаборатории под руководством Л.Василенко. Выполняются работы по стабилизации частоты углекислотного и гелий-неонового лазеров, что приводит к рекордным для того времени результатам по стабильности частоты (~10-13) и ширины линии (~7 Гц) лазерного излучения.

Специалисты, работающие в области спектроскопии высокого разрешения газов, хорошо знают историю "борьбы с допплеровским уширением", в которой Л.Василенко принял самое непосредственное участие. Напомним, что за счет эффекта Допплера линия поглощения разреженного газа представляет собой набор бесконечного числа узких линий, смещенных по частотам в соответствии с максвелловским распределением частиц по скоростям. При комнатной температуре ширина такой линии в оптическом диапазоне достигает сотен мегагерц, что полностью маскирует тонкую структуру спектра, затрудняет изучение столкновительного и радиационного уширения.

Методы нелинейной лазерной спектроскопии оказались весьма эффективными в "борьбе с допплеровским уширением". Метод насыщенного поглощения принес прекрасные плоды в молекулярной спектроскопии применительно к колебательно-вращательным переходам -- ширина резонансов насыщенного поглощения в слабых насыщающих полях излучения оказалась в тысячи раз меньше допплеровской ширины. На основе этих работ развивается в дальнейшем не только фундаментальная наука -- спектроскопия сверхвысокого разрешения, но и приложения в области фундаментальной метрологии, в основе которых лежат все те же резонансы насыщенного поглощения. Без преувеличения можно сказать, что и широко известные в нашей стране и за рубежом монографии В.Летохова и В.Чеботаева по нелинейной спектроскопии, и полученная ими Ленинская премия за разработку физики и техники нелинейных узких резонансов и их применений во многом опирались на экспериментальную деятельность Л.Василенко и его сотрудников.

Экспериментаторам приходилось работать со все более разреженным газом по мере продвижения в сторону все более высокого спектрального разрешения. При этом обратили внимание на явление "вылета" частиц из области взаимодействия с резонансным электромагнитным полем -- эффект, известный под названием "пролетного". Для частиц со среднетепловой скоростью движения этот эффект, казалось, должен был ограничивать спектральное разрешение на уровне десятков килогерц. Теоретический анализ, проведенный еще в 1969 году ныне членами-корреспондентами С.Раутианом и А.Шалагиным показал, что такие опасения напрасны. Для частиц с большим временем жизни возбужденного состояния (к ним относятся и молекулы) такие сверхузкие резонансы формируются в основном частицами с малыми поперечными скоростями, вследствие чего реальное спектральное разрешение не ограничивается пролетным эффектом, а определяется однородной шириной линии. Первое наблюдение медленных молекул, формирующих сигнал насыщенного поглощения, было выполнено в лаборатории Л.Василенко.

Метод насыщенного поглощения, однако, позволяет участвовать в формировании сигнала лишь малой части газовых частиц в центре допплеровски уширенной линии, имеющих близкие к нулю проекции скоростей поступательного движения. Можно ли "заставить работать" частицы с любыми скоростями? Утвердительный ответ на этот вопрос был дан в публикации Л.Василенко, В.Чеботаева и А.Шишаева о форме линии двухфотонного поглощения в стоячей волне (эта работа в "Письмах в ЖЭТФ", 1970 г., до сих пор сохраняет высокий индекс цитирования). Суть предложения авторов метода можно изложить в двух словах: если частица, движущаяся с определенной скоростью, поглощает одновременно два фотона из встречных волн, формирующих стоячую волну, допплеровские сдвиги частоты от взаимодействия с каждым фотоном в точности компенсируют друг друга, независимо от значения этой скорости. В результате возникает резонанс двухфотонного поглощения с шириной однородной линии, в образовании которого участвуют частицы со всеми тепловыми скоростями, и лишь малая, в тысячи раз более слабая, "подкладка" напоминает о допплеровском уширении. Метод спектроскопии двухфотонного поглощения в газе в стоячих волнах получил широкое развитие в нашей стране и за рубежом. Он успешно применяется как в научных исследованиях, так и для разработки вторичных стандартов частоты.

И еще один подход в борьбе с допплеровским уширением был апробирован экспериментально в лаборатории Л.Василенко. Речь идет о методе разнесенных оптических полей, для которого коллективом соавторов-теоретиков под руководством В.Чеботаева было предсказано возникновение узкой интерференционной структуры в центре линии с шириной, определяемой временем пролета между полями (таким образом, метод разнесенных полей свободен от пролетных эффектов) и не зависящей от мощности возбуждающих электромагнитных полей (так что метод свободен и от полевого уширения -- фактора, существенно ограничивающего уровень регистрируемых сигналов для метода насыщенного поглощения). Уже первые эксперименты, выполненные в молекулярном газе для временного аналога этого явления, показали перспективность нового метода для целей спектроскопии высокого разрешения.

Важное место в работе Л.Василенко занимали и занимают теперь прикладные работы. В лаборатории их выполнено много (ни для кого не секрет интерес, проявлявшийся военным ведомством к инфракрасному диапазону и к столь мощному излучению углекислотного лазера). Работы эти, начиная от определения характеристик рассеяния электромагнитных волн летательными аппаратами, далее -- к разработке и изготовлению лабораторных экземпляров лазеров-гетеродинов с большим диапазоном перестройки частоты излучения для целей оптической дальнометрии и локации, к совершенствованию лазеров и разработке новых методов возбуждения активной среды, несомненно, внесли весомый вклад в развитие отечественной лазерной техники.

В лаборатории Л.Василенко идет напряженная работа. Проходят семинары, пишутся научные труды, в общем, научная жизнь продолжается. И по-прежнему руководитель лаборатории проявляет тонкое экспериментаторское чутье, изобретательность, умение находить выходы из сложнейших ситуаций. И что, пожалуй, наиболее важно для человека, работающего в научном коллективе, тем более для руководителя, Л.Василенко интеллигентен в общении, умеет выслушать собеседника, способен отойти на второй план и предоставить возможность проявить себя молодым сотрудникам. Эти черты характера делают его умным руководителем и приятным человеком.

Прекрасно, что научная мысль подобна сигналу фотонного эха -- долгоживущего.

стр. 

в оглавление

Версия для печати  
(постоянный адрес статьи) 

http://www.sbras.ru/HBC/hbc.phtml?3+180+1