В прошлом году исполнилось 50 лет с того события, к которому российская наука имела самое непосредственное отношение. Трое отечественных ученых удостоены Нобелевских премий за эпохальные научные открытия, благодаря которым был изобретен
и впоследствии усовершенствован лазер. В 1961 г. началось его промышленное применение.
Принципиальная возможность создания квантовых усилителей и генераторов электромагнитных волн была доказана еще в 1916 г. Альбертом Эйнштейном, создавшим теорию взаимодействия излучения с веществом. Примерно об этом же писал Алексей Толстой в своем знаменитом романе «Гиперболоид инженера Гарина». Первая попытка экспериментально обнаружить индуцированное излучение была осуществлена только в 1928 г.
Весомый вклад в изучение принципов квантового усиления и генерации внесли советские физики А. Прохоров и Н. Басов. В 1955 г. наши ученые разработали квантовый генератор — мазер, что в сокращении означает усилитель микроволн с помощью индуцированного излучения, активной средой которого были пары аммиака. В 1957–1958 гг. Таунс и Шавлов занимались поисками способа получения мазерного эффекта на видимом свете и в декабре 1958 г. опубликовали в журнале «Physical Review» статью «Инфракрасные и оптические мазеры», в которой объяснили, как это можно сделать. Работая параллельно в том же направлении, Александр Прохоров в 1958 г. использовал для создания мазера резонатор Фабри—Перо, представляющий собой два параллельных зеркала, одно из которых полупрозрачно. Таунс, Басов и Прохоров были в 1964 г. удостоены Нобелевской премии за свою работу в области квантовой электроники, которая привела к изобретению лазера в 1960 г.
Пока шли работы по мазерам, американский физик Теодор Мейман совершил смелый прорыв в область оптических частот. Это был прыжок по частоте в 10 тысяч раз и в миллион раз — по мощности, хотя никто не думал тогда, что он может быть выполнен так быстро. Дело было в использовании совершенно нового рабочего тела — рубинового кристалла, причем без криогенного охлаждения. Тем самым Мейман сделал решающий шаг в эру современного приборостроения.
Еще один твердотельный лазер инфракрасного диапазона на кристалле фторида кальция, легированного ураном, был построен Питером Сорокиным и Миреком Стивенсоном. Но практического значения он не приобрел из-за необходимости криогенного охлаждения. Наконец, в декабре того же года исследователи из «Bell Laboratories» А. Джаван, У. Беннетт и Д. Хэрриот продемонстрировали первый в мире газовый лазер на смеси гелия и неона, который повсеместно применяется и в наши дни.
Научная ценность и практическая польза лазеров были настолько очевидны, что ими сразу занялись тысячи ученых и инженеров из разных стран. В 1961 г. заработал первый лазер на неодимовом стекле, в течение пяти лет были разработаны полупроводниковые лазерные диоды, лазеры на органических красителях, химические лазеры, лазеры на двуокиси углерода. В 1963 г. Жорес Алферов и Герберт Кремер независимо друг от друга разработали теорию полупроводниковых гетероструктур, на основе которых позднее были созданы многие лазеры (за эту работу они в 2000 г. получили Нобелевскую премию).
Сегодня лазер играет важную роль в сфере телекоммуникаций, космической связи и в области медицины. Говоря о повседневном использовании лазера в нашей жизни, можно напомнить, что каждый человек встречает сканеры штрих-кодов в магазинах, использует лазерный сканер или лазерный принтер, может увидеть лазерное шоу. И конечно, не забудем о кино — миллионы зрителей видели захватывающие схватки на лазерных мечах между Скайуокером и Дартом Вейдером в «Звездных войнах»…
Сегодня лазер прочно вошел в науку, технологию, медицину, индустрию развлечений — словом, во все сферы нашей жизни.