Самые важные изобретения XX века. Открытие лазера

В первое десятилетие нового века, многие люди были озабочены поисками символов уходящего времени, событий, ставших этапными и оказавших влияние на жизнь человечества за прошедшие сто лет. Называют атомную бомбу, компьютеры и интернет, открытие генетического кода, клонированную овечку. Если посмотреть внимательнее и на прочие более мелкие события века, то всё равно оказывается, что, подводя итоги времени, мы, прежде всего, выделяем достижения науки и техники.

По данным опроса населения - первое место среди наиболее значимых технологий и изобретений отдаётся генной инженерии.

Второе место в рейтинге великих достижений занимает интернет.

Третье место в списке достижений - развитие атомной энергетики.

Четвёртым пунктом в списке достижений 20 века социологи ставят открытие лазера.

Ещё в 1916 году Эйнштейн предсказал существование вынужденного излучения - физического базиса действия любого лазера.

С момента своего открытия лазеры получили "звание" "готовых решений ещё не известных проблем". Они широко применяются почти во всех отраслях науки и техники, а так же в быту: резка металлов, сварка, гравировка, пайка, маркировка, голография, лазерная локация космических объектов, лазерное охлаждение. Никого уже не удивляют лазерные принтеры, штрих - коды, проигрыватели компакт-дисков. Лазерные указки имеются почти у всех детей в качестве простой игрушки. В военных целях лазер применяют для создания средств наведения. Лазером удаляют татуировки, пигментные пятна. В медицине при помощи лазера проводятся сложнейшие бескровные операции.

Мобильная, телефонная связь, томография, молекулярные микрочипы. Реактивная авиация, телевидение, синтез пластмасс. Пузырьковая камера, роторные автоматизированные линии, определение абсолютного возраста горных пород, нанотехнологии, радиолокация, термоядерный синтез - вот далеко не полный список достижений 20 века.

У истоков разработки промышленных лазеров стоял прекрасный конструктор, руководитель заводского КБ Михаил Александрович Архипов.

ЛОМО ('Ленинградскоеоптико-механическоеобъединение') сотрудничало не только с ГОИ (Государственного оптического института) им.С.И. Вавилова, где в 1961 г. заработал первый рубиновый лазер. Было заключено более ста договоров о совместной работе с научными центрами страны. Был такой договор и с Физическим институтом им.П.Н. Лебедева АН СССР, где трудились А.М. Прохоров и Н.Г. Басов, получившие в 1964 г. Нобелевскую премию по физике за "основополагающие работы в области квантовой радиофизики, которые привели к созданию генераторов и усилителей в радио и оптическом диапазоне длин волн (мазеров и лазеров)".

И всего лишь через год после того, как наши ученые стали Нобелевскими лауреатами, на ЛОМО выпускается первый в Советском Союзе промышленный лазер ГОР-02 (генератор оптический рубиновый). Так стремительно в Ленинграде появилось промышленное производство принципиально новой в оптическом отношении техники.

Специалистов в этой области в начале 60-х гг. ни в России, ни в мире еще не было. Новое конструкторское бюро на ЛОМО формировалось из молодых специалистов - выпускников Ленинградского университета, Ленинградского политехнического института, ЛЭТИ им.В.И. Ульянова (Ленина), ЛИТМО. Руководство фирмы с особым вниманием относилось к созданию этого коллектива. Сюда подбирались люди, которые не только могли решать практические задачи, но и мыслить теоретически, ведь новые приборы рождались в буквальном смысле слова с чистого листа - не было ни чертежей, ни учебников, ни базовых разработок.

Лазерная техника была не только новым направлением работы для конструкторов и всего коллектива фирмы. Квантовые генераторы, лазеры - это новая отрасль науки и производства, которая включала в себя большой объем знаний из различных отраслей физики. Для создания новых приборов нужны были новые подходы. Руководители ЛОМО организовали постоянные научные контакты с целым рядом ведущих академических и ведомственных институтов СССР. С первых дней работы по производству лазеров установились очень прочные контакты с ГОИ им.С.И. Вавилова, которые сохраняются и до сих пор. Кроме того, ЛОМО работало совместно с Физическим институтом им.П.Н. Лебедева в Москве, с Физико-техническим институтом им. А.Ф. Иоффе (ФТИ) в Ленинграде, с Минским институтом физики Белорусской Академии наук, Московским университетом и рядом других ведущих научных центров страны. Их помощь, считают специалисты ЛОМО, была неоценима. Она способствовала стремительному выходу на высокий технический уровень разработок. Свидетельством этому может служить и тот факт, что одна из первых монографий, посвященная лазерной технике, была написана в 1972 г. именно сотрудниками ЛОМО - Юрием Васильевичем Любавским, Владимиром Матвеевичем Овчинниковым и Борисом Григорьевичем Белостоцким. В 1975 г. был издан английский перевод этой монографии. Редакционное предисловие написал лауреат Нобелевской и Ленинской премий академик А.М. Прохоров.

Лазерная техника на ЛОМО развивалась очень бурно. В 65-м появились первые промышленные образцы лазерных приборов, а через несколько лет уже работали специализированные цехи, освоившие их серийный выпуск. Сначала была разработана и освоена гамма приборов на рубине и на неодимовом стекле - ГОР (генератор оптический рубиновый) и ГОС (генератор оптический стеклянный). Номенклатура начиналась с ГОР-02 (энергия генерации импульса излучения - 0,2 джоуля), а потом появилась целая гамма: ГОР-10, - 30 и - 100. На рубине энергия генерации была доведена до характеристики 300, а на стекле - до 1000 джоулей. Эти характеристики были уникальны. Подобные приборы в нашей стране смогло разработать и освоить в производстве только ЛОМО.

Позже были созданы более сложные приборы, например, ОГМ-20 и ОГМ-40, в которых достижения нелинейной оптики использовались для получения генерации сразу на нескольких длинах волн. В дальнейшем лазерами с самыми высокими характеристиками оснащались приборы, предназначенные как для военных целей, так и для научных исследований. Была освоена серия приборов ЛИС, ЛИР, ЛИК - лазеров с прецизионными характеристиками (пикосекундные лазеры, лазеры с перестройкой длины волны излучения и другими высокими техническими параметрами). Они обладали целым спектром уникальных функциональных возможностей.

Кроме непосредственно лазеров конструкторы разрабатывали функционально законченные лазерные установки и приборы с использованием лазеров для различных целей, например, для медицины. Одно из самых известных медицинских изделий фирмы - "Пульсар-1000". Этот прибор был создан для лечения поверхностных онкологических заболеваний. Одновременно с помощью медиков была разработана уникальная методика лазерного лечения, которой до сих пор обладает только Россия. "Пульсар-1000" успешно прошел испытания, и им были оснащены более десяти крупнейших онкологических центров страны. С помощью "Пульсаров" производства ЛОМО сделаны десятки тысяч сложнейших операций. Кроме приборов для онкологии, ЛОМО выпускало лазеры для офтальмологии: "Ладога", "Капсула" и др.

Помимо серийных лазерных приборов, на ЛОМО разрабатывались другие уникальные системы, сохранившие свои приоритеты и сейчас. Совместно со своими научными руководителями и партнерами ЛОМО в начале 80-х гг. сумело создать по заказу Академии наук СССР лазерную установку УМИ-32 для термоядерного синтеза. Установка управляла огромными энергиями и была оснащена уникальным автоматизированным комплексом контрольно-измерительной и юстировочной аппаратуры. В мире до сих пор существуют всего три-четыре аналогичных установки.

лазер техника россия

Достижения ЛОМО в области лазерной техники получили высокую оценку государства. В начале 70-х гг. Ю.В. Любавскому была присуждена Государственная премия.

Уровню разработок вполне соответствовал и производственный потенциал фирмы. Существовал специализированный цех, который занимался выпуском только лазерных приборов. Другой цех половину своего плана делал на спектральных приборах, а половину - на лазерной технике. Один из самых"закрытых" сборочных цехов оборонной продукции также выпускал сложные лазерные комплексы. Так, уже в 70-х гг. на ЛОМО было создано достаточно крупное производство лазерной техники. Кроме разработчиков и конструкторов в производстве были заняты сотни высококвалифицированных рабочих, технологов, мастеров. Объемы годового выпуска некоторых видов лазеров насчитывали сотни изделий.

Общеизвестно, что Россия и сегодня является одной из ведущих стран в мире по разработке и производству лазерной техники. Так же как ЛОМО - ведущее в стране. Рассказывает главный конструктор по направлению лазерного приборостроения Лев Львович Шапиро:

Именно то, что наша страна одной из первых начала осваивать эту отрасль и постоянно занималась ею в течение всего времени развития лазерной техники в мире, позволило лазерному направлению существовать до сих пор и сохранить свой уровень в самые тяжелые времена в целом в стране и у нас на ЛОМО. Руководство фирмы не забывало это направление и очень активно его поддерживало. Бывшие генеральные директора фирмы ДБ. Сергеев, ИИ. Клебанов и нынешний директор А.С. Кобицкий, а также руководители технических служб оказывали нам помощь. Особенно велика роль в сохранении на ЛОМО лазерного направления ИИ. Клебанова, который в самый трудный период нашел возможность продолжить финансирование этого направления, несмотря на то, что многие были против.

Сейчас, когда экономический кризис на ЛОМО преодолевается, начался новый этап и в развитии лазерного направления. Создаются современные конкурентоспособные на мировом рынке новые виды лазерной продукции. Например, "Eye8аГе" - лазеры на эрбиевых средах, промышленное производство которых в России освоено только на ЛОМО. В начале 90-х гг. в США появился международный стандарт, сразу принятый в большинстве развитых стран мира, резко ограничивающий применение лазеров на неодимовых средах (длина волны излучения 1,06 мкм) из-за их опасности для глаз человека. Это создало огромную незанятую нишу на мировом рынке лазерной техники. Появилась насущная потребность в лазерах безопасного для глаз спектра излучения (длина волны более 1,5 мкм) или, по современной терминологии, "Eye5аГе"-лазерах. Раньше других это понял первый заместитель генерального директора А.М. Аронов, который стал уделять новому лазерному направлению много внимания.

Хотя лазеры, генерирующие в безопасном для глаз диапазоне спектра, например, на основе эрбиевых или гольмиевых сред, известны довольно давно, исследованы они очень мало. В мире практически отсутствовал опыт их конструирования и производства. Объясняется это относительно малой их эффективностью, малым коэффициентом полезного действия по сравнению с традиционными неодимовыми. Поэтому перед разработчиками стояла многократно более сложная задача: быстро создать лазер, практически не имеющий прототипов, на основе слабо изученных лазерных сред и элементов управления лазерным излучением и преодолеть при этом проблемы относительно малого кпд. Только тогда по основным эксплуатационным характеристикам эти лазеры пригодны для замены неодимовых. Возглавляемый Л.Л. Шапиро коллектив разработчиков лазерного СКВ ЛОМО смог справиться с задачей.

Лазерщики ЛОМО традиционно были сильны, прежде всего, как физики-исследователи. Многие специалисты СКВ получили ученые степени, оригинальные авторские свидетельства, ими опубликованы сотни интересных научных работ. Фамилии Ю.В. Любавского, В.М. Овчинникова, Л Л. Шапиро, Ю.Э. Камача, АЛ. Жаркова, ЕД Исяновой, С.И. Малинина, Ю.Н. Батова известны не только в России. Широкая эрудиция позволила, например, АЛ. Жаркову и А.К. Трукшину стать руководителями других СКВ.

К середине 90-х гг. была разработана первая модель "Eye5аГе"-лазера на эрбиевом стекле БЛМ-1. Высокий уровень подготовки и анализа физической модели, оригинальные конструкторские решения позволили создать лазер, по своим характеристикам превосходящий зарубежные аналоги. Он сразу же, еще на этапе разработки, вызвал интерес зарубежных заказчиков. Фирма "Пуле Интеко Лтд" (Израиль) приняла участие в финансировании разработки и взяла на себя обязательства по продвижению лазеров этого типа на мировой рынок. Открывшиеся экспортные возможности требовали быстрого освоения новой продукции в серийном производстве, что являлось задачей не менее сложной, чем сама разработка. На одном из производств под руководством А.С. Колодцева была оперативно развернута линия по сборке и испытаниям БЛМ-1, не уступающая аналогичным производственным участкам лучших западных фирм.

ЛОМО удалось освоить целый ряд современных технологий, особенно в оптическом производстве, возглавляемом М.И. Вагановым. Например, в одном из оптических цехов, руководимом С.В. Пинаевым, было освоено изготовление прецизионной лазерной оптики - уникального затвора эрбиевых лазеров. Подобные изделия промышленно не производит ни одна зарубежная фирма.

В1999 г. была разработана модель БЛМ-1 Т. Она существенно превосходит БЛМ-1 по эксплуатационным характеристикам и технологичности в серийном производстве. Идут испытания опытных образцов лазеров классов МИ-1 и МИ-10. Последняя модель использует диодную систему оптической накачки, что является новым словом в мировой практике. По уровню эти изделия превосходят лучшие зарубежные аналоги.

Высокая конкурентоспособность лазеров ЛОМО, интерес к которым проявляют заказчики из США, Израиля, Швеции и других передовых в этой области стран, позволяет расширять и совершенствовать лазерное направление. В ближайшие годы ЛОМО планирует экспорт лазеров на эрбиевой основе в объемах не менее 1 млн долларов США. Важно, что ЛОМО не только успешно производит и продает эти лазеры, но и получает выгодные зарубежные заказы на их разработку.

Одно из достижений ЛОМО - создание уникальной лазерной системы для диагностики плазмы. Система была разработана и изготовлена на ЛОМО в рамках проекта Международного научно-технического центра (МНТЦ) - межправительственной организации России, США, Японии и Евросоюза. Высокую оценку работе ЛОМО по этому проекту дал участвовавший в нем Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН.