Тематика и достижения

Группа «Импульсные газоразрядные лазеры» (позже - Лаборатория физической оптики) была создана в Оптической лаборатории ФИАН в середине 60-х годов. Основное направление работ уже много лет - исследования и разработки импульсных газоразрядных лазеров, преимущественно лазеров на парах металлов и их соединений.

Наибольшее внимание уделялось лазерам на переходах с резонансных на метастабильные уровни (R-M переходы, R-M лазеры). Были исследованы лазеры на атомных R-M переходах меди, золота, свинца, марганца, бария, висмута, а также на ионных R-M переходах ртути и кальция, использующие импульсные разряды в парах этих металлов с инертными буферными газами. На многих переходах лазерная генерация была получена впервые. Кроме того, изучались лазеры на парах бромида и хлорида меди, генерирующие на R-M переходах меди.

Сотрудникам ЛФО принадлежит разработка саморазогревных лазеров на парах металлов, что открыло широкие возможности изучения этих лазеров и разработки их промышленных образцов. Результаты исследований лаборатории были защищены отечественными и международными патентами, опубликованы в ведущих мировых научных журналах и доложены на российских и международных конференциях.

Наряду с исследованием R-M лазеров значительные усилия были также направлены на изучение и разработку оптических систем с усилителями яркости, использовавшими в качестве усилителей активные элементы R-M лазеров. Создание, исследование и разработка таких систем также была осуществлена впервые. Оказалось, что активные среды R-M лазеров обладают очень высоким усилением, что впервые позволило усиливать изображения объектов от сотен до 104 раз за один проход усилителя без заметного ухудшения качества изображения. Были изучены необычные особенности таких усилителей, связанные с их нелинейностью, возникающей из-за насыщения усиливающей среды. 

За разработку лазеров на парах металлов и их соединений и оптических систем с усилителями яркости на их основе ведущие научные сотрудники группы, Г.Г.Петраш, А.А.Исаев, М.А.Казарян, С.В.Маркова, получили в 1980 году Государственную премию по физике.

В последнее время в ЛФО проводятся исследования, направленные на создание нового типа газоразрядных лазеров, предложенного в лаборатории. Для создания инверсии населенностей рабочих уровней в этом случае предполагается использовать процесс ион-ионной рекомбинации положительных и отрицательных ионов. Проведенные оценки показали, что использование ион-ионной рекомбинации, обладающей селективностью накачки и большой скоростью, может привести к созданию импульсных лазеров с высокой эффективностью и мощностью, генерирующих в различных областях спектра. С другой стороны, состав активных сред таких лазеров более сложен, чем лазеров на R-M переходах или лазеров на трехчастичной рекомбинации. В рамках этого направления проводится работа по поиску пар ионов и условий эксперимента, наиболее подходящих для селективного заселения уровней в процессе ион-ионной рекомбинации. Наряду с этим, проводятся эксперименты, имеющие целью обнаружить и исследовать заселение атомных уровней в процессе ион-ионной рекомбинации. На данном этапе в основном рассматривается ион-ионная рекомбинация положительных ионов металлов с отрицательными ионами галогенов и халькогенов.

Сотрудники лаборатории традиционно уделяют большое внимание применению полученных результатов. В настоящее время лазеры на парах металлов и их соединений, помимо использования в научных исследованиях, нашли успешное применение в лазерном разделении изотопов, обработке материалов, системах связи, батиметрии, медицине, косметологии. В последнее время исследуется возможность применения лазера на парах меди в нанотехнологиях: проводятся исследования нелинейно-оптических свойств металлических наночастиц и полупроводниковых нанокомпозитов, а также изучается возможность создания заданных пространственных распределений нанообъектов в сопряженных резонаторах систем с усилением яркости.

 

Петраш Георгий Георгиевич
gpetrash@sci.lebedev.ru

Маркова Светлана Владимировна
sgmarkova@gmail.com

 

Исаев Анатолий Александрович
isaev@sci.lebedev.ru

 

Земсков Константин Иванович
zemskov@sci.lebedev.ru