В Институте прикладной физики РАН завершился первый этап работ по созданию лаборатории диагностики новых оптических материалов для перспективных лазеров. Проект выполнялся в течение трех лет в рамках программы мегагрантов Правительства РФ на оказание мер поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых на базе отделения нелинейной динамики и оптики ИПФ РАН. Ведущим ученым проекта является заслуженный профессор Института лазерных наук, университета Электро-Коммуникаций (Токио, Япония) известный японский ученый Кенити Уеда.
Мегагрант ученым ИПФ РАН был предоставлен на основе конкурсного
отбора благодаря тому, что Нижегородские физики-лазерщики
являются одними из мировых лидеров в развитии высокоэффективных
твердотельных лазеров ИК–диапазона. Основными материалами для
оптических элементов лазеров являются монокристаллы и оптическая
керамика, именно они наиболее перспективны для развития
промышленных лазеров. По сравнению с технологией выращивания
монокристаллов, технология изготовления лазерной керамики
позволяет получать активные оптические элементы большего размера,
аналогичного оптического качества и, что особенно важно,
различного химического состава, в том числе и такого, который
невозможен для монокристаллов. К тому же, в перспективе
налаженное промышленное производство лазерной керамики, по мнению
многих, может привести к существенному уменьшению ее стоимости
относительно монокристаллов. Преимущества лазерной керамики и
прогресс в технологии ее изготовления делают данный материал
основным кандидатом на роль материала активных и оптических
элементов для лазеров с высокой средней мощностью.
Первая в мире коммерчески доступная лазерная керамика появилась в
Японии. В числе первых в нашей стране к разработке технологии по
созданию этого перспективного материала приступили в ИПФ РАН
совместно с Институтом химии высокочистых веществ РАН. Уже к 2012
году были изготовлены образцы, на которых получили лазерную
генерацию.
Основными задачами проекта – как отметил заведующий отделом Олег
Валентинович Палашов – являются создание и диагностика новых
оптических материалов (керамик, кристаллов, стёкол) и разработка
на их основе элементов лазеров (квантовые усилители, оптические
изоляторы и т.п.) с уникальными характеристиками
(www.dinomal.iapras.ru/result.html). В ходе выполнения проекта
создан уникальный лабораторный комплекс из десяти оптических
измерительных и двух технологических стендов, который позволил
существенно расширить спектр исследований и высокотехнологичных
разработок.
Евгений Перевезенцев, научный сотрудник отдела, рассказал о
перспективах и возможностях, которые открываются с введением в
работу новой лаборатории:
- Созданный нами новый лабораторный комплекс будет хорошей опорой
для успешного проведения будущих исследований. С одной стороны,
современная промышленность все больше заинтересована в лазерной
технике, и требования к ней растут. Люди хотят иметь лазеры с
определенным набором параметров, определенной мощностью,
длительностью импульса, длиной волны и т.д. А поскольку не
существует, может быть пока, одной универсальной активной среды,
на базе которой возможно создание лазера удовлетворяющего
одновременно всем требованиям, то необходимость в получении и
диагностике новых материалов будет только возрастать.
Оптические среды (кристаллы или керамика) создаются совместными
усилиями химиков и физиков. У нас сложилось тесное сотрудничество
с Институтом высокочистых веществ (ИХВВ) РАН, где синтезируются
нанопорошки, из которых в дальнейшем спекается керамика в одном
из наших институтов. Актуальной становится задача исследования
новых материалов на предмет перспективы их использования для
создания лазеров с заданными параметрами или определения истинных
значений их характеристик, которые будут использоваться в
расчетах. Наш коллектив много работает над решением таких задач,
и нами накоплен большой опыт в вопросе оценки потенциальных
возможностей применения различных лазерных сред. С введением в
работу нового лабораторного комплекса мы становимся единственными
в России, кто может провести глубокую экспертизу, т.е.
разносторонне продиагностировать новый материал, условно говоря
«вывернуть его наизнанку», что позволит не только
охарактеризовать новую оптическую среду, но и, например, выбрать
лучший материал в случае, когда он выпускается разными
производителями. На новый уровень выйдет и такое перспективное
направление, как получение оптической керамики, которую мы
производим в кооперации с химиками. Профессор Уеда является
признанным мировым специалистом, как в области создания новых
оптических материалов, так и в области их применения. Без его
знаний и опыта нам было бы трудно создать такую лабораторию.
Более того, накопленный нами опыт позволяет не только
диагностировать, но и давать рекомендации по химическому составу
новой оптической среды, необходимой для создания лазерных узлов с
заданными уникальными характеристиками (различные генераторы,
усилители, изоляторы Фарадея и т.д.).
Господин К. Уеда, по окончании первого этапа проекта
поделился своими впечатлениями о проделанной работе в Нижнем
Новгороде и выразил признательность людям, с которыми проработал
три года. «Я знал, - сказал он, - что в ИПФ РАН ведутся работы
мирового уровня по созданию лазеров с высокой мощностью и был рад
присоединиться к команде столь энергичных ученых. Безусловно,
полностью удовлетворен их работой, получил большое удовольствие
от пребывания в данной лаборатории в течение всех трех лет.
Результатом нашего совместного сотрудничества стали высокие
результаты и качественные научные публикации. Такие результаты
стали возможны, в том числе, благодаря общению на почве общих
научных интересов и культурного обмена. А еще, теплые дружеские
отношения весьма плодотворно влияли на ход дела.
Как вы знаете, я японский ученый в области лазеростроения.
Современная наука очень интернациональна, поэтому во время
обсуждений с российскими учеными мы находили полное
взаимопонимание. Да, у нас различная культура, история, но это
было одной из причин дополнительного взаимного интереса в общении
и дискуссиях. И когда я, к примеру, готовил доклады о текущем
состоянии различных научных мероприятий в Японии, это мне
помогало выявить те или иные достоинства и недостатки уже
японской культуры и науки, пригодился опыт пребывания в России.
Мне очень понравилось!..»
За время работы в ИПФ РАН профессор К. Уеда в рамках
Научного просветительского центра «Знание НН» прочитал открытую
публичную лекцию на тему: «Новые лазерные технологии как
результат научных исследований по обнаружению гравитационных
волн». По результатам проведенной экспертизы выполненных за
2012-2015 г.г. работ и созданной лаборатории Министерством
образования и науки Российской Федерации было принято решение о
продлении проекта еще на два года.
Высокотехнологичный уникальный лабораторный комплекс, по мнению
руководства института, будет способствовать расширению научных
связей, активному привлечению студентов для выполнения научных
исследований, способствовать обмену аспирантами, послужит базой
для организации новых спецкурсов. Откроются новые возможности
инновационной деятельности с созданием ряда малых предприятий по
производству различных комплектующих для лазеростроения.
