РЕЗУЛЬТАТЫ --
ДО ИСЧЕРПЫВАЮЩЕЙ ЯСНОСТИ
Исполнилось 70 лет члену-корреспонденту РАН Сергею Глебовичу
РАУТИАНУ -- заместителю директора Института автоматики и
электрометрии СО РАН, заведующему лабораторией физики лазеров
этого института, заведующему кафедрой "Квантовая оптика"
Новосибирского государственного университета.
С.Раутиан -- ученый с мировым именем, специалист в области
оптики, спектроскопии, лазерной физики, физической кинетики. Он
автор и соавтор более чем 250 научных работ, в их числе 2
монографии и два учебника.
С.Раутиан награжден орденом "Знак почета" и премией Академии наук
имени Д.С.Рождественского.
Научная биография С.Раутиана начиналась в начале 50-х годов под
руководством классика российской физики -- академика
Г.С.Ландсберга, от которого он воспринял (и впоследствии требовал
от своих учеников) такой подход к научной работе, который кратко
можно сформулировать так: основательность проработки научного
вопроса с доведением результата до исчерпывающей ясности.
Плодотворность этого подхода проявилась уже в кандидатской
диссертации С.Раутиана, посвященной теории реальных спектральных
приборов и редукции к идеальному прибору, которая стала
классической работой и до настоящего времени цитируется
специалистами во всем мире.
С момента появления лазеров научные интересы С.Раутиана
переместились в область лазерной оптики и спектроскопии. Целый
комплекс фундаментальных и одновременно пионерных результатов
получен С.Раутианом (ряд из них -- совместно с И.И.Собельманом)
уже к середине 60-х годов, за время его работы в ФИАНе. Выяснено,
что кинетика вынужденных радиационных переходов существенно
зависит от релаксационных констант комбинирующих уровней, от
спектрального состава и геометрической конфигурации поля
излучения, приобретает специфические черты вследствие теплового
движения частиц газа. Впервые предложен, а впоследствии развит
так называемый метод пробного светового поля, который оказался
эффективным инструментом для исследования свойств среды,
подверженной воздействию лазерного излучения, и который стал
одним из основных методов современной нелинейной спектроскопии. В
рамках этого метода обнаружена радикальная модификация спектра
поглощения слабого сигнала в присутствии интенсивного
резонансного излучения. Модификация настолько сильна, что в
отдельных участках спектра поглощение сменяется на усиление и
наоборот. Тем самым предсказан эффект "усиления без инверсии"
задолго до того, как это стало "модным" направлением
исследования. Установлено, что эффект Аутлера-Таунса (расщепление
уровней энергии под действием излучения) играет фундаментальную
роль в формировании спектральных свойств среды, находящейся в
поле интенсивного излучения. В частности, на этой основе
предсказана триплетная структура спектра резонансного рассеяния
(резонансной флуоресценции). Исследования резонансного рассеяния
интенсивного излучения впоследствии выделились в отдельное
научное направление. В современной литературе иногда встречается
термин "триплет Моллоу" в связи со спектром резонансной
флуоресценции, что вряд ли оправдано, поскольку Моллоу
(B.R.Mollow) рассматривал данную проблему на много лет позже, чем
С.Раутиан с И.Собельманом.
Одним из первых С.Раутиан обратил внимание на
"внутридоплеровские" возможности лазерной спектроскопии: в 1963
году он установил, что спектр спонтанного испускания атомов,
находящихся в тепловом движении, содержит на доплеровском фоне
резкую спектральную структуру с естественной шириной. Эта
структура и "провал Лэмба", обнаруженный в том же году, были
первыми нелинейными резонансами, открывшими внутридоплеровскую
спектроскопию сверхвысокого разрешения.
Очевидно, что множество релаксационных процессов, происходящих в
среде и обусловленных, в частности, столкновениями частиц, должно
сказаться на спектральных свойствах взаимодействующего с ней
излучения. В линейной спектроскопии для анализа этой проблемы
служил метод корреляционной функции. В применении к нелинейной
спектроскопии он становится громоздким и трудоемким. С.Раутианом
был предложен и обоснован метод, адекватный задачам нелинейной
спектроскопии -- метод квантового кинетического уравнения для
матрицы плотности типа уравнения Больцмана. Впоследствии этот
метод стал неотъемлемым рабочим инструментом в задачах о
взаимодействии лазерного излучения с газовыми средами. На его
основе С.Раутианом с учениками получен ряд фундаментальных
результатов. В частности, окончательно сформирован метод пробного
поля и с его помощью проанализированы резонансные радиационные
процессы при учете движения частиц и разного рода релаксационных
процессов. Выяснено, что помимо "обычных" эффектов насыщения
принципиальную роль играют нелинейные интерференционные явления,
обусловленные наведенной излучением когерентной суперпозицией
квантовых состояний, а также эффект полевого расщепления уровней.
Предсказаны и исследованы узкие нелинейные резонансы, свободные
от доплеровского уширения, отвечающие двухфотонным процессам в
системах уровней различной конфигурации (лямбда-схема, V-схема,
схемы двухфотонного поглощения и двухфотонной люминесценции).
Установлена зависимость ширины и формы нелинейных резонансов от
взаимной ориентации волновых векторов лазерных полей, от их
поляризаций и интенсивности, от столкновений различных типов
(тушащих, деполяризующих, дефазирующих, изменяющих скорость).
Обнаружен эффект медленных частиц, сводящийся к тому, что
нелинейные резонансы практически не подвержены так называемому
пролетному уширению. Предсказано расщепление нелинейных
резонансов вследствие эффекта отдачи. Эти результаты легли в
основу внутридоплеровской спектроскопии высокого и сверхвысокого
разрешения и получили широкомасштабное развитие во многих научных
коллективах мира, и прежде всего в лаборатории С.Раутиана. В
частности, здесь разработаны новые разделы спектроскопии:
нелинейная спектроскопия низкотемпературной плазмы,
поляризационная спектроскопия на основе разностных нелинейных
резонансов, магнитооптическая нелинейная спектроскопия,
спектроскопия многофотонных кооперативных процессов. С помощью
метода пробного поля получена обширная информация о
взаимодействии частиц газа с мощным лазерным излучением и о
физике столкновений в газе и в плазме.
С.Раутианом сделан крупный вклад и в исследование физики самих
лазеров. Им установлена важная роль микронеоднородностей,
индуцированных излучением, рассчитаны гистерезисные явления в
лазерах с поглощающей ячейкой, создана теория формирования
генерации лазера на сверхсветимости с неустойчивым резонатором.
Одним из первых С.Раутиан с учениками исследовал
нелинейно-оптические явления в газах: экспериментально
зарегистрированы и объяснены специфические эффекты преобразования
частоты излучения в резонансных многофотонных процессах.
Оказалось, что за них, как правило, ответственны вынужденное
комбинационное рассеяние и многофотонные параметрические
процессы. Эти эффекты, а также упомянутые выше нелинейные
интерференционные эффекты в последнее время приобрели особое
звучание в связи с повышенным интересом к лазерам без инверсии. В
последние годы получены очень интересные результаты в нелинейной
спектроскопии низкотемпературной плазмы (плазмы газовых лазеров).
Здесь установлена определяющая роль кулоновских столкновений с
изменением скорости на формирование спектров и на генерационные
характеристики лазеров.
Самим С.Раутианом и под его руководством получен ряд крупных
результатов, касающихся специфического воздействия лазерного
излучения на вещество: открыта адресная лазерная фотомодификация
биомолекул (РНК и ДНК), обнаружены гигантские
нелинейно-оптические отклики фрактальных кластеров и их
фотомодификация. В его лаборатории открыто новое явление --
светоиндуцированный дрейф атомов и молекул и на этой основе
сформирована новая область -- светоиндуцированная газовая
кинетика.
Многие из наиболее интересных эффектов, открытых С.Раутианом,
обязаны своим существованием оптической когерентности
(когерентной суперпозиции состояний, связанных резонансным
излучением). С.Раутиан убежден, что оптическая когерентность еще
не исчерпала себя в своих проявлениях, и в последние годы он
продолжает уделять ей пристальное внимание. В частности, им
предсказан эффект переноса оптической когерентности при
спонтанной релаксации и прослежены спектральные проявления этого
эффекта.
На протяжении всей своей научной деятельности С.Раутиан стремился
передать свои знания более молодым исследователям, постоянно
заботился о пополнении научной смены, расширении круга ученых в
новой (лазерной) области физики. В итоге сформировалась обширная
научная школа С.Раутиана, и он постоянно окружен многочисленными
учениками.
К важнейшим заслугам С.Раутиана следует отнести создание школы
физиков-лазерщиков в Сибири. Здесь он начал работать с 1965 года,
когда лазерная физика находилась на самых первых этапах своего
становления. Научный "задел", наработанный им в ФИАНе, послужил
мощным толчком для быстрого наращивания квалификации молодыми
специалистами, посвятившими себя новой, перспективной области
науки. Под воздействием С.Раутиана конец 60-х и начало 70-х годов
знаменовались бурным развитием лазерной физии в Новосибирске. Это
был период большого энтузиазма, активной генерации идей, период
формирования ядра сибирской школы С.Раутиана. Со временем
сибирские физики-лазерщики, их достижения стали известными и
признаваемыми в широких научных кругах мира. Рост этого признания
был ощутим практически сразу, судя по активному посещению научных
конференций, организованных в Новосибирске в определяющей степени
по инициативе С.Раутиана. Особым авторитетом в мире пользуются
ставшие регулярными Вавиловские конференции, участие в них
считают для себя лестным многие авторитетные ученые.
Особое внимание С.Раутиан всегда уделял обучению студентов,
формированию специалистов-профессионалов. Его педагогическая
деятельность вначале была связана с Московским "физтехом", а
потом -- с Новосибирским государственным университетом. В 1965 г.
им была организована в НГУ специальность "Оптика", которая
впоследствии была преобразована в кафедру "Квантовая оптика", и
С.Раутиан -- ее бессменный руководитель. За время существования
кафедра подготовила более 350 дипломированных специалистов, из
них более 80 стали кандидатами наук и 14 -- докторами наук.
Выпускники кафедры работают не только в Новосибирском, но и в
других научных центрах Сибири, а также во многих регионах страны
и за рубежом. Подавляющее большинство из них получили признание
как специалисты высокого класса. С 1978 по 1982 годы С.Раутиан
был деканом физического факультета НГУ.
Под непосредственным руководством С.Раутиана защищена 21
кандидатская диссертация, 8 из его учеников стали докторами наук,
один -- членом-корреспондентом РАН. Это то, что подпадает под
формальные критерии. По существу же есть еще целый ряд кандидатов
и докторов наук, которые с гордостью причисляют себя к выходцам
из школы С.Раутиана: это и ученики учеников, и те, которые, уже
будучи "остепененными", существенно пополнили свой научный багаж
в результате плодотворного общения с ним.
Не стремясь и не умея строить свою карьеру с использованием
подходящей конъюнктуры, высший смысл своей жизни С.Раутиан видит
в активной повседневной научной деятельности и в научном общении
с учениками и коллегами. До сих пор это ему успешно удается
осуществлять. Верим, что и далее на этом пути он сможет достичь
новых блестящих научных результатов.
С юбилеем, Сергей Глебович,
и пусть не иссякнут в Вас запасы
здоровья и оптимизма!
А.Шалагин, член-корреспондент РАН,
Д.Шапиро, доктор физико-математических наук, Институт автоматики
и электрометрии;
И.Бетеров, профессор, Институт физики полупроводников;
А.Тумайкин, профессор НГУ;
А.Попов, профессор, Институт физики им. Л.В.Киренского.
гг. Новосибирск, Красноярск.
Фото А.Полякова.
стр.
|
