Лазерам – полвека!

Академия наук отпраздновала 50-летний юбилей лазера – в Президиуме РАН в Москве и в Доме ученых Новосибирского Академгородка состоялись торжественные заседания с участием ведущих ученых РАН в области лазерных технологий. Накануне этих событий в Выставочном центре Сибирского отделения состоялась пресс-конференция с руководителями трех институтов СО РАН, где разрабатывают лазерные технологии для целого спектра применений.

Прошло 50 лет после появления первого в мире лазера – изобретения, благодаря которому сегодня появляются новые технологии в промышленности, медицине, телекоммуникациях и других областях. Лазерные указки много лет назад заменили деревянные, а более мощные их аналоги позволяют астрономам указать нужный объект на звездном небе. Благодаря лазерным технологиям появилась надежная защита документов, маркировка изделий и голографическая запись информации. Промышленные лазеры режут, сваривают и упрочняют металл, а в медицине их используют для малоинвазивной (с минимальным вмешательством) хирургии в гинекологии, онкологии и косметологии.

С их помощью научились корректировать зрение и даже создавать искусственные хрусталики глаза. Лазеры позволяют передавать информацию на огромные расстояния, охлаждать атомы до температуры жидкого гелия, останавливая их движение, создавать искусственные звезды для тестирования крупнейших в мире телескопов и расшифровывать ДНК. С применением этих технологий контролируют поверхности зеркал телескопов и оптических линз обычных фотообъективов. Лазерная спектроскопия позволила ученым «заглянуть» внутрь вещества для определения его структуры, а сверхзадача мирового научного сообщества в области лазерной физики – это создание эксаваттного (мощностью 10¹⁸ Ватт) лазера для ускорения частиц. Это направление работ совпадает с исследованиями, которые ведутся на Большом адронном коллайдере. Но в отличие от гигантской многокилометровой установки в ЦЕРНе такой лазер займет считанные метры.

ТОЧНОСТЬ ГЛОНАСС УВЕЛИЧИТСЯ НА ПОРЯДКИ

Российская глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС) должна перейти с микроволнового на оптический стандарт частоты с использованием генератора фемто-секундных импульсов (10^-15 сек). Новый стандарт позволит уменьшить погрешность измерения координат с нескольких метров до нескольких сантиметров и решать сложные гражданские и оборонные задачи картирования, защиты и увеличения скорости передачи информации по оптоволоконной связи, геодезического обеспечения строительных работ и прокладки коммуникаций, поиска и дистанционного управления объектами, в том числе и быстродвижущимися.

– Первые в мире оптические часы были созданы в 1981 году в Институте лазерной физики СО РАН, а сегодня подобные установки уже на основе фемто-секундных лазеров существуют и в зарубежных научно-исследовательских лабораториях, – сообщил Сергей Багаев на научной сессии общего собрания СО РАН, посвященной 50-летию создания первого лазера.

С 1967 года и до сегодняшнего дня эталоны времени во всем мире определяются атомными часами с цезиевым стандартом – за секунду принято считать определенное количество колебаний атома цезия. Точность измерений по микроволновым стандартам приближается к своему пределу, поэтому разработкой оптических стандартов последние несколько лет занимаются также в Европе и в США, в частности, для навигационных спутниковых систем GPS и Galileo. Сибирские ученые из ИЛФ СО РАН активно участвуют в совместном с Национальным институтом метрологии Германии международном проекте. Cегодня близки к завершению лабораторные прототипы оптических часов на охлажденных ионах иттербия, а в ближайшем будущем начнутся работы по созданию их первых образцов для размещения на спутниках европейской навигационной системы.

ОПТИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ ХХI ВЕКА

Технология Института автоматики и электрометрии СО РАН, разработанная совместно с университетом Астон в Великобритании, в рейтинге декабрьского номера журнала OPN (Optics & Photonics News) признана одной из лучших в области лазерных систем уходящего 2010 года.

– Уникальный ультрадлинный лазер позволит без потерь на высоких скоростях передавать по оптоволоконной линии связи неограниченные объемы информации на огромные расстояния – от единиц до десятков терабит (10¹² бит) в секунду на тысячи километров, – говорит заведующий лабораторией волоконной оптики ИАиЭ СО РАН д.ф.-м.н. Сергей Бабин.

– В отличие от традиционного Интернета новый тип связи не потребует специального оборудования, усиливающего сигнал, которое установлено в современных оптоволоконных сетях каждые 50-100 километров, – подтверждает его слова директор Института автоматики и электрометрии СО РАН чл.-корр. РАН Анатолий Шалагин.

Сибирско-британский лазер позволит создавать мощные распределенные сети, которые объединят практически все виды передачи данных. К ним относится не только Интернет, но и любые другие виды связи – в частности, телевидение, телефон и мобильная связь. Проект сейчас рассматривается мировым научным сообществом как универсальный способ передачи больших потоков информации через единые магистральные линии. Научная статья с описанием разработки опубликована в журнале Nature Photonics летом 2010 года, а сегодня испытания этого лазера уже активно ведутся в нескольких европейских странах. Россия принимает в них участие в рамках проекта ЕС. По оценкам разработчиков, внедрение этой системы произойдет примерно через 3-5 лет.

НЕ НАДО ПУГАТЬ СОСЕДЕЙ

С появлением все более прочных материалов в мире назревала необходимость изготовления инструментов для их обработки, которые должны быть еще прочнее. Когда понадобилось создать материал прочнее алмаза, на помощь снова пришли лазерные технологии, позволяющие резать гранит, бетон и, собственно, сам алмаз с микронной точностью. При лазерной резке металлов на выходе получается готовая деталь, не требующая дополнительной механической обработки. Замдиректора Института теоретической и прикладной механики СО РАН Анатолий Оришич сообщил, что после того, как в середине 90-х годов на Новосибирский завод ЭЛСИБ были поставлены лазеры, разработанные в этом институте, время изготовления генераторов сократилось ровно вдвое. Единственный фактор, который сдерживает сегодня внедрение лазерных технологий в России, – финансовая неготовность заводов к инновациям, признал руководитель технологического лазерного направления. Термин «инновации» применим ко многим из этих технологий лишь в российском масштабе. Например, в Японии уже давно запрещено долбить стены в домах – необходимые проемы там вырезают лазером, который не создает вибраций, не расшатывает конструкцию здания и не пугает соседей. Но, к несчастью, в нашей стране принято пугать соседей не только по дому, но и по глобусу. Российская академия наук подписала соглашение с физическим и оптическим обществами США о координации мероприятий по празднованию юбилея лазеров. При этом в США принято решение поддержать научные исследования по лазерной физике для дальнейшего повышения своей конкурентоспособности в этой области. РАН тоже обратилась за подобной поддержкой в Правительство РФ, но ответа пока не получила.

Мария ШКОЛЬНИК