Самые важные изобретения XX века. Открытие лазера
В первое десятилетие нового века, многие люди были озабоченыпоисками символов уходящего времени, событий, ставших этапными и оказавших влияниена жизнь человечества за прошедшие сто лет. Называют атомную бомбу, компьютеры иинтернет, открытие генетического кода, клонированную овечку. Если посмотреть внимательнееи на прочие более мелкие события века, то всё равно оказывается, что, подводя итогивремени, мы, прежде всего, выделяем достижения науки и техники.
По данным опроса населения — первое место среди наиболее значимыхтехнологий 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 ставятоткрытие лазера.
Ещё в 1916 году Эйнштейн предсказал существование вынужденногоизлучения — физического базиса действия любого лазера.
С момента своего открытия лазеры получили «звание»«готовых решений ещё не известных проблем». Они широко применяются почтиво 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 военныхцелях лазер применяют для создания средств наведения. Лазером удаляют татуировки,пигментные пятна. В медицине при помощи лазера проводятся сложнейшие бескровныеоперации.
Мобильная, телефонная связь, томография, молекулярные микрочипы.Реактивная авиация, телевидение, синтез пластмасс. Пузырьковая камера, роторныеавтоматизированные 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 ('Ленинградское оптико-механическоеобъединение') сотрудничало не только с ГОИ (Государственного оптическогоинститута) 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 трудилисьА.М. Прохоров и Н.Г. Басов, получившие в 1964 г. Нобелевскую премию по физике за «основополагающие работы в области квантовой радиофизики, которые привели ксозданию генераторов и усилителей в радио и оптическом диапазоне длин волн (мазерови лазеров)».
И всего лишь через год после того, как наши ученые стали Нобелевскимилауреатами, на ЛОМО выпускается первый в Советском Союзе промышленный лазер ГОР-02(генератор оптический рубиновый). Так стремительно в Ленинграде появилось промышленноепроизводство принципиально новой в оптическом отношении техники.
Специалистов в этой области в начале 60-х гг. ни в России, нив мире еще не было. Новое конструкторское бюро на ЛОМО формировалось из молодыхспециалистов — выпускников Ленинградского университета, Ленинградского политехническогоинститута, ЛЭТИ им.В.И. Ульянова (Ленина), ЛИТМО. Руководство фирмы с особым вниманиемотносилось к созданию этого коллектива. Сюда подбирались люди, которые не толькомогли решать практические задачи, но и мыслить теоретически, ведь новые приборырождались в буквальном смысле слова с чистого листа — не было ни чертежей, ни учебников,ни базовых разработок.
Лазерная техника была не только новым направлением работы дляконструкторов и всего коллектива фирмы. Квантовые генераторы, лазеры — это новаяотрасль науки и производства, которая включала в себя большой объем знаний из различныхотраслей физики. Для создания новых приборов нужны были новые подходы. РуководителиЛОМО организовали постоянные научные контакты с целым рядом ведущих академическихи ведомственных институтов СССР. С первых дней работы по производству лазеров установилисьочень 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 институтомфизики Белорусской Академии наук, Московским университетом и рядом других ведущихнаучных центров страны. Их помощь, считают специалисты ЛОМО, была неоценима. Онаспособствовала стремительному выходу на высокий технический уровень разработок.Свидетельством этому может служить и тот факт, что одна из первых монографий, посвященнаялазерной технике, была написана в 1972 г. именно сотрудниками ЛОМО — Юрием Васильевичем Любавским, Владимиром Матвеевичем Овчинниковым и Борисом ГригорьевичемБелостоцким. В 1975 г. был издан английский перевод этой монографии. Редакционноепредисловие написал лауреат Нобелевской и Ленинской премий академик А.М. Прохоров.
Лазерная техника на ЛОМО развивалась очень бурно. В 65-м появилисьпервые промышленные образцы лазерных приборов, а через несколько лет уже работалиспециализированные цехи, освоившие их серийный выпуск. Сначала была разработанаи освоена гамма приборов на рубине и на неодимовом стекле — ГОР (генератор оптическийрубиновый) 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 характеристики300, а на стекле — до 1000 джоулей. Эти характеристики были уникальны. Подобныеприборы в нашей стране смогло разработать и освоить в производстве только ЛОМО.
Позже были созданы более сложные приборы, например, ОГМ-20 иОГМ-40, в которых достижения нелинейной оптики использовались для получения генерациисразу на нескольких длинах волн. В дальнейшем лазерами с самыми высокими характеристикамиоснащались 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 высокимитехническими параметрами). Они обладали целым спектром уникальных функциональныхвозможностей.
Кроме непосредственно лазеров конструкторы разрабатывали функциональнозаконченные лазерные установки и приборы с использованием лазеров для различныхцелей, например, для медицины. Одно из самых известных медицинских изделий фирмы- «Пульсар-1000». Этот прибор был создан для лечения поверхностных онкологическихзаболеваний. Одновременно с помощью медиков была разработана уникальная методикалазерного лечения, которой до сих пор обладает только Россия. «Пульсар-1000»успешно прошел испытания, и им были оснащены более десяти крупнейших онкологическихцентров страны. С помощью «Пульсаров» производства ЛОМО сделаны десяткитысяч сложнейших операций. Кроме приборов для онкологии, ЛОМО выпускало лазеры дляофтальмологии: «Ладога», «Капсула» и др.
Помимо серийных лазерных приборов, на ЛОМО разрабатывались другиеуникальные системы, сохранившие свои приоритеты и сейчас. Совместно со своими научнымируководителями и партнерами ЛОМО в начале 80-х гг. сумело создать по заказу Академиинаук СССР лазерную установку УМИ-32 для термоядерного синтеза. Установка управлялаогромными энергиями и была оснащена уникальным автоматизированным комплексом контрольно-измерительнойи юстировочной аппаратуры. В мире до сих пор существуют всего три-четыре аналогичныхустановки.
лазер техника россия
Достижения ЛОМО в области лазерной техники получили высокую оценкугосударства. В начале 70-х гг. Ю.В. Любавскому была присуждена Государственная премия.
Уровню разработок вполне соответствовал и производственный потенциалфирмы. Существовал специализированный цех, который занимался выпуском только лазерныхприборов. Другой цех половину своего плана делал на спектральных приборах, а половину- на лазерной технике. Один из самых«закрытых» сборочных цехов обороннойпродукции также выпускал сложные лазерные комплексы. Так, уже в 70-х гг. на ЛОМОбыло создано достаточно крупное производство лазерной техники. Кроме разработчикови конструкторов в производстве были заняты сотни высококвалифицированных рабочих,технологов, мастеров. Объемы годового выпуска некоторых видов лазеров насчитывалисотни изделий.
Общеизвестно, что Россия и сегодня является одной из ведущихстран в мире по разработке и производству лазерной техники. Так же как ЛОМО — ведущеев стране. Рассказывает главный конструктор по направлению лазерного приборостроенияЛев Львович Шапиро:
Именно то, что наша страна одной из первых начала осваивать этуотрасль и постоянно занималась ею в течение всего времени развития лазерной техникив мире, позволило лазерному направлению существовать до сих пор и сохранить свойуровень в самые тяжелые времена в целом в стране и у нас на ЛОМО. Руководство фирмыне забывало это направление и очень активно его поддерживало. Бывшие генеральныедиректора фирмы ДБ. Сергеев, ИИ. Клебанов и нынешний директор А.С. Кобицкий, а такжеруководители технических служб оказывали нам помощь. Особенно велика роль в сохранениина ЛОМО лазерного направления ИИ. Клебанова, который в самый трудный период нашелвозможность продолжить финансирование этого направления, несмотря на то, что многиебыли против.
Сейчас, когда экономический кризис на ЛОМО преодолевается, началсяновый этап и в развитии лазерного направления. Создаются современные конкурентоспособныена мировом рынке новые виды лазерной продукции. Например, «Eye 8аГе» — лазеры на эрбиевых средах,промышленное производство которых в России освоено только на ЛОМО. В начале 90-хгг. в США появился международный стандарт, сразу принятый в большинстве развитыхстран мира, резко ограничивающий применение лазеров на неодимовых средах (длинаволны излучения 1,06 мкм) из-за их опасности для глаз человека. Это создало огромнуюнезанятую нишу на мировом рынке лазерной техники. Появилась насущная потребностьв лазерах безопасного для глаз спектра излучения (длина волны более 1,5 мкм) или,по современной терминологии, «Eye5аГе»-лазерах. Раньше других это понял первый заместитель генеральногодиректора 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, исследованыони очень мало. В мире практически отсутствовал опыт их конструирования и производства.Объясняется это относительно малой их эффективностью, малым коэффициентом полезногодействия по сравнению с традиционными неодимовыми. Поэтому перед разработчикамистояла многократно более сложная задача: быстро создать лазер, практически не имеющийпрототипов, на основе слабо изученных лазерных сред и элементов управления лазернымизлучением и преодолеть при этом проблемы относительно малого кпд. Только тогдапо основным эксплуатационным характеристикам эти лазеры пригодны для замены неодимовых.Возглавляемый Л.Л. Шапиро коллектив разработчиков лазерного СКВ ЛОМО смог справитьсяс 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 известныне только в России. Широкая эрудиция позволила, например, АЛ. Жаркову и А.К. Трукшинустать руководителями других СКВ.
К середине 90-х гг. была разработана первая модель «Eye 5аГе»-лазера на эрбиевом стеклеБЛМ-1. Высокий уровень подготовки и анализа физической модели, оригинальные конструкторскиерешения позволили создать лазер, по своим характеристикам превосходящий зарубежныеаналоги. Он сразу же, еще на этапе разработки, вызвал интерес зарубежных заказчиков.Фирма «Пуле Интеко Лтд» (Израиль) приняла участие в финансировании разработкии взяла на себя обязательства по продвижению лазеров этого типа на мировой рынок.Открывшиеся экспортные возможности требовали быстрого освоения новой продукции всерийном производстве, что являлось задачей не менее сложной, чем сама разработка.На одном из производств под руководством А.С. Колодцева была оперативно развернуталиния по сборке и испытаниям БЛМ-1, не уступающая аналогичным производственным участкамлучших западных фирм.
ЛОМО удалось освоить целый ряд современных технологий, особеннов оптическом производстве, возглавляемом М.И. Вагановым. Например, в одном из оптическихцехов, руководимом С.В. Пинаевым, было освоено изготовление прецизионной лазернойоптики — уникального затвора эрбиевых лазеров. Подобные изделия промышленно не производитни одна зарубежная фирма.
В1999 г. была разработана модель БЛМ-1 Т. Она существенно превосходитБЛМ-1 по эксплуатационным характеристикам и технологичности в серийном производстве.Идут испытания опытных образцов лазеров классов МИ-1 и МИ-10. Последняя модель используетдиодную систему оптической накачки, что является новым словом в мировой практике.По уровню эти изделия превосходят лучшие зарубежные аналоги.
Высокая конкурентоспособность лазеров ЛОМО, интерес к которымпроявляют заказчики из США, Израиля, Швеции и других передовых в этой области стран,позволяет расширять и совершенствовать лазерное направление. В ближайшие годы ЛОМОпланирует 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 получаетвыгодные зарубежные заказы на их разработку.
Одно из достижений ЛОМО — создание уникальной лазерной системыдля диагностики плазмы. Система была разработана и изготовлена на ЛОМО в рамкахпроекта Международного научно-технического центра (МНТЦ) — межправительственнойорганизации России, США, Японии и Евросоюза. Высокую оценку работе ЛОМО по этомупроекту дал участвовавший в нем Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН.