Результаты развития лазерной физики в РБ и ее практических применений

За более чем 50 лет интенсивной работы белорусскими физиками и инженерами получено немало результатов, ставших ценным вкладом в копилку достижений лазерной физики и ее практических применений. Отметим здесь наиболее значимые из них, в том числе те, за которые были получены высшие награды страны.

Первым в историческом плане из таких результатов, несомненно, является развитие методов инженерного расчета энергетических и временных характеристик пичковых и моноимпульсных лазеров.
Поиск новых генерирующих сред в середине 1960-х гг. увенчался созданием в Институте физики лазера на органических красителях. Важная особенность таких лазеров — возможность плавной перестройки длины волны генерируемого излучения, что очень ценно для их применения в спектроскопии, биологии, медицине и других областях.
В институте предсказан и практически реализован о-е-е - синхронизм, весьма эффективный для генерации гармоник, сложения и вычитания частот лазерных пучков. На этой основе создан целый ряд новых методов и устройств эффективного преобразования частоты лазерного излучения разных пространственных структур.

Развиты физические основы динамической голографии. Открыто явление обращения волнового фронта световых пучков при четырехволновом взаимодействии, используемое в настоящее время для устранения искажений фазы лазерного луча и концентрации его энергии в заданную точку. Созданы высокочувствительные голографические измерители теплопроводности.
Разработаны методы и созданы установки лазерного зондирования атмосферы, в настоящее время входящие в лидарную систему стран СНГ и Евросоюза. Первый в СССР лазерный лидар был построен в Институте физики в 1965 г. В 1980-е гг. институт как головная организация участвовал в создании и организации работы сети лидарных станций мониторинга стратосферного аэрозоля, состоящей из станций в Минске, Обнинске, на озере Иссык-Куль, в Польше и на Кубе.

Изучены оптические и генерационные свойства многих полупроводниковых монокристаллов и квантовых гетероструктур, созданы образцы ряда полупроводниковых лазеров на их основе. Начало исследованиям этого направления было положено в 1966 г. созданием первого в Беларуси инжекционного лазера.
Установлены многие закономерности действия мощного лазерного излучения на спектры поглощения, испускания и рассеяния света атомами и молекулами. В частности, в 1963 г. предсказано расщепление на три компоненты спектров испускания и поглощения двухуровневых систем в поле мощного высокомонохроматичного излучения. В 1974 г. этот триплет наблюдался экспериментально, был объяснен на основе соотношений, полученных Моллоу в 1968 г., и в научной литературе именуется триплетом Моллоу.

Разработана теория анизотропных оптических волноводов, включая планарные и с неоднородным наполнением.

Установлены закономерности отражения света от усиливающих и нелинейных сред, открыто явление гистерезиса при таком отражении.
Обстоятельно изучены закономерности развития вынужденного комбинационного рассеяния в различных условиях и средах. На этой основе созданы методы и системы ВКР-преобразования лазерного излучения в различных временных режимах от непрерывного до фемтосекундного.

Проведено многогранное исследование нелинейно-оптических явлений и создание на этой основе новых высокоэффективных источников лазерного излучения в широком диапазоне длин волн (190—8100 нм).
Выполнен крупный цикл теоретических и экспериментальных исследований по проблемам лазерного гироскопа, что внесло существенный вклад в решение этой проблемы в СССР.

Изучены поляризационные характеристики вынужденного испускания растворов и генерации газовых лазеров с анизотропными элементами, развиты принципы поляризационной лазерной спектроскопии.
Разработан ряд новых материалов, эффективных для создания активных сред и пассивных затворов твердотельных лазеров.

Развиты новые методы нелинейной и лазерной спектроскопии, созданы уникальные спектрометры (пико- и фемтосекундные, когерентного антистоксового рассеяния, внутрирезонаторные и др.), позволяющие измерять параметры лазерных и нелинейно-оптических сред с высокими чувствительностью, спектральным и временным разрешением. С их помощью изучены также многие процессы энергообмена и взаимодействия в сложных молекулярных структурах, включая биологически важные, в плазменных образованиях, активированных кристаллах и т.п.
Новые направления получила теория непрерывных квантовых измерений, сжатых состояний и квантовых флуктуаций; предложены оригинальные способы квантовой криптографии и обработки информации.
Сотрудниками Института физики и ряда медицинских учреждений республики выполнен большой комплекс исследований по изучению терапевтического и биостимулирующего действия лазерного излучения различных длин волн и интенсивностей. На этой основе разработана и выпущена фирмой «Люзар» целая серия терапевтических лазерных установок, используемых для лечения желтухи у новорожденных, кожных, внутриполостных и других заболеваний во всех клиниках и больницах республики.

Белорусскими физиками и медиками совместно с российскими и украинскими коллегами выполнены глубокие исследования действия лазерного излучения на биоструктуры, включая ткани глаза. Полученные результаты легли в основу разработки ряда аппаратов для лечения глазных заболеваний и использованы при создании норм безопасности при работе с лазерами, принятых в СССР незадолго до его распада.

Приведенный перечень результатов в области лазерной физики убедительно свидетельствует о значительности вклада белорусских физиков и других специалистов в развитие этого весьма важного в инновационном плане направления. Накопленный ранее потенциал развивается и сравнительно эффективно работает в современных условиях, а проводимые в нашей стране исследования, научно-технические разработки и производство лазерной техники соответствуют мировому уровню.

Литература

1. Донина Н.М. Возникновение квантовой электроники. М.: Наука, 1974.

2. Квантовая электроника - маленькая энциклопедия. М.: Советская энциклопедия, 1969.

3. Карлов Н.В. Лекции по квантовой электронике. М.: Наука, 1988.

4. Тарасов Л.В. Физика процессов в генераторах когерентного оптического излучения. М.: Радио и связь, 1981.

5. Брюннер В., Юнге К. Справочник по лазерной технике. / Под ред. А.П. Напартовича. М.: Энергоатомиздат, 1991.

6. Фёдоров Б.Ф. Лазеры. Основы устройства и применение. – М.: ДОСААФ,1988.

7. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. – М.: «Академический Проект», 2000

8. Кудрявцев П.С. Курс истории физики: Учеб. пособие для студентов пед. институтов по физ. спец. – М.: Просвещение, 1982

9. http: //ifanbel.bas-net.by/;

10. https://www.itmo.by/;

11. https://fotek/by/.