Академик Вячеслав Осико: «У нас большой задел лазерных новаций»
А началось все в 1960 году с публикации в журнале «Nature» статьи о создании первого лазера на кристалле синтетического рубина. Это было чудо, словно сошедшее со страниц фантастического романа «Гиперболоид инженера Гарина».Авторами возникшей еще в 1954 году идеи молекулярного квантового генератора были будущие нобелевские лауреаты американец Ч. Таунс и советские ученые А. М. Прохоров и Н. Г. Басов, которых теперь называют «отцами лазера».С легкой руки Басова и Прохорова при Физическом институте Академии наук (ФИАН) был организован отдел, позже ставший Центром лазерных материалов. И им с тех пор и по сей день руководит видный российский ученый Вячеслав Осико – ныне академик РАН. Он полагает, что и сегодня наша страна, некогда одна из двух мировых «лазерных сверхдержав», располагает уникальными лазерными разработками, каких нигде в мире нет.Вот что сказал в беседе с корреспондентом «ВМ»:– 50 лет назад меня пригласили в кабинет Николая Геннадиевича Басова. И он предложил мне, молодому кандидату наук, организовать и возглавить в ФИАНе новый отдел, который занимался бы поисками и исследованиями новых лазерных материалов.Поскольку первый лазер был на рубине, естественно, что в качестве таких материалов тогда рассматривались кристаллы и стекла.Так что наш центр – ровесник лазера. Он, конечно, претерпевал разные преобразования и с 1984 года стал называться Научным центром лазерных материалов и технологий Института общей физики РАН, который в свое время отпочковался от ФИАНа.Полвека назад идея лазера буквально витала в воздухе. Все только и говорили о его создании, хотя само слово возникло позже. Теоретические основы для его появления были заложены еще Альбертом Эйнштейном и затем Полем Дираком в начале прошлого века. Мои учителя академики Басов и Прохоров сыграли здесь большую роль, поскольку некоторые основополагающие выводы и решения были сделаны именно ими.Например, Прохоров в 1955 году предложил открытый резонатор, что позволило создавать генераторы не только микроволновые, но и видимой области спектра. Басов и Прохоров придумали новый вид их накачки – так называемый метод трех уровней, резко повышавший возможности использования различных сред.Идеи с использованием синтетического рубина для получения лазера в ту пору активно обсуждались и использовались в ФИАНе. Исследовались электронные переходы в кристалле рубина. К появлению лазера все было уже подготовлено. И то, что сначала лазер был создан все же в США, причем с очень небольшим опережением, на мой взгляд, чистая случайность.– Конечно, ради создания гиперболоида – принципиально нового вида оружия, способного поражать противника на огромных расстояниях. В ФИАНе пробовали проводить такие эксперименты. По заказу военных пробивали отверстия в различных металлах.Надо сказать, военным неймется, и эти идеи живут до сих пор. К счастью, пока глобальных результатов не достигнуто. Здесь нужны очень мощные системы.Хотя работы ведутся. Американцам, в частности, в ходе экспериментов удавалось пробивать отверстия в корпусе летящего самолета. Вообще военные используют лазеры очень широко: и в качестве целеуказателей, систем наведения, различных дальномеров, которые облегчают действия в боевой обстановке. Но все же гораздо больше создано вполне мирных вещей.– Лазерное излучение, в отличие от обычных источников света, может взаимодействовать с веществом совершенно особым образом. Во-первых, высокая плотность мощности позволяет проводить различные виды обработки самых прочных материалов: резку, сварку, обжиг и т. д. Во-вторых, лазерное излучение очень хорошо взаимодействует с биологическими тканями. В том числе с тканями человека, что позволяет использовать лазер в хирургии, терапии и на многих других медицинских направлениях.Нынешнее здравоохранение без лазера вообще невозможно представить. Первой областью медицины, связавшей себя с лазерными технологиями, стала офтальмология. Академик Прохоров договорился с одним из ведущих офтальмологов страны профессором М. М. Красновым, и они сообща создали лазерные методики лечения очень серьезных глазных болезней. Таких, как глаукома, катаракта, отслоение сетчатки. Кстати, мне в свое время тоже пришлось перенести одну из этих операций.– В принципе, да. За полвека в стране сформировалась сильная научная школа. Мы создали много новых лазерных материалов. В частности, впервые в мире разработали кристаллы флюорита с диспрозием. Лазеры на их основе долгое время считались самыми мощными в мире.Позже были созданы лазеры среднего инфракрасного диапазона. Эти работы оказались крайне важными. Ведь в земной атмосфере есть так называемые окна прозрачности. Луч лазера, попав в такое окно, может достичь верхних слоев атмосферы и исследовать ее состав, скажем, газы, испускаемые летящими объектами. В том числе ракетами и самолетами.Или другая, тоже очень интересная задача – так называемая искусственная натриевая звезда, в «услугах» которой остро нуждаются астрономы.Вокруг Земли на высоте около 90–100 км находится слой нейтральных атомов натрия. Если направить туда лазерный луч, атомы натрия возбуждаются и начинают излучать желтый свет. На небе зажигается своеобразная желтая звезда – очень, кстати, красивая. Но это лирика, а астрономам такая звезда нужна, чтобы корректировать оптику наземных телескопов. Ведь в их работу земная атмосфера вносит большие искажения, шумы и помехи.Кроме того, у нас ведутся пионерские работы в области перестраиваемых лазеров. То есть лазеров, частота излучений которых может плавно перестраиваться в широких пределах. Перспективы применения здесь неисчерпаемы. Перестраиваемый лазер может использоваться практически везде – от исследований атмосферы до разработки новых суперсовременных информационных технологий.В центре также созданы новые кристаллы, которые реально преобразуют лазерные излучения по длине волны. В основе этой новации лежит явление, которое было открыто в стенах ФИАНа, хотя Нобелевскую премию получил индийский физик Раман. И в честь него излучение называется рамановским.– Это естественная необходимость. Сейчас происходит тесное сращивание того, что называется нанотехнологиями, и лазерной физики. В частности, создаются так называемые оптические керамики. До сих пор твердотельные лазеры строились в основном на стеклах или кристаллах. То есть на объектах, имеющих периодическую структуру. В последнее время выяснилось, что можно делать необычные прозрачные керамики, каких в природе не существует. Для их получения и требуются нанотехнологии.Такая нанокерамика у нас уже создана. По лазерным характеристикам она ничуть не уступает кристаллу, но значительнее прочнее его. А это для лазерного материала чрезвычайно важно. Ведь когда огромные мощности взаимодействуют с кристаллической решеткой, кристалл в результате нагрева деформируется. И даже разрушается. Нанокерамика снимает эту проблему.Да и в отличие от хрупкого и плохо поддающегося «лепке» кристалла позволяет создавать формы больших размеров, что в некоторых видах лазеров очень существенно.Овладеть этой непростой технологией удалось лишь в последнее время. Не погрешу против истины, если скажу, что здесь мы занимаем лидирующее положение в мире.– Нас очень неплохо финансировало Минобрнауки, было несколько крупных проектов.А сейчас действительно разрабатывается проект через «Роснано». Все рецензии уже получены, и велик шанс, что проект будет принят.Проблема в том, что «Роснано» финансирует производство, а мы все-таки академический институт, который занимается фундаментальными исследованиями. Хотя все у нас довольно быстро перерастает в производство. Так было заведено еще с 60-х годов. Это сильно сокращает время с момента зарождения идеи до ее практического осуществления. И помогает материально.– Нашей задачей было не украшение девушек, а новые лазерные материалы. Но в этих целях фианиты себя не оправдали. Однако стало ясно, что кристаллы диоксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия, с температурой плавления, близкой к трем тысячам градусов (это и есть фианиты), практически ничем не уступают природному алмазу. В частности, близки к нему по коэффициенту преломления и дисперсии.Мы сразу подметили, насколько они красивы. Блестят, переливаются, играют в лучах света… Это идеальный имитатор алмаза. И его можно использовать для изготовления, скажем, хирургических инструментов или в качестве материала подложки для полупроводниковых соединений.Но его возможности в ювелирном деле сыграли решающую роль. Мы заработали для страны большие деньги. Именно за это коллективу дали в 1980 году Ленинскую премию.– На шампанское – да.– Если только с очень маленьким.– То, что лазеры при неграмотном использовании могут быть опасны, – неоспоримый факт. Недаром на таких приборах и устройствах всегда находится значок-предупреждение.Увы, техника безопасности в отношении применяемых в быту лазерных установок у нас развита слабо. Люди больше надеются на авось.Это неправильно. Надо знать прописные истины: дважды два – четыре, палец в розетку совать нельзя, а лазер, который может быть замечательным другом и помощником, при неправильном использовании – наш грозный враг.