Из истории создания

  • В 1962году —  в Институте радиофизики и электроники Сибирского отделения АН СССР была создана группа из молодых физиков и начаты работы в области лазеров. В этом  же году ими был  запущен первый в Сибири газовый лазер (Ю.В.Коломников, Г.В.Кривощеков, Ю.В.Троицкий, В.П.Чеботаев). Директором института был известный физик Юрий Борисович Румер.
  • После реорганизации Института радиофизики и электроники во второй половине 60-х годов был создан Отдел лазерной физики, руководимый В.П.Чеботаевым, который вошел в Институт физики полупроводников. В 1978 году отдел был переведен в Институт теплофизики.
  • С момента зарождения и последующие годы исследования   коллектива были направлены на решение новых задач лазерной физики и квантовой электроники. Наиболее важным результатом коллектива является его определяющий вклад в создание нового направления спектроскопии – нелинейной лазерной спектроскопии сверхвысокого разрешения.

Получение узких и стабильных по частоте резонансных линий в спектрах поглощения или излучения вещества в различных диапазонах электромагнитного излучения — важная проблема физики. Каждое открытие в этом направлении значительно увеличивает точность физического эксперимента и приводит к многочисленным применениям в самых различных областях науки и техники. Здесь можно привести два классических примера. В 40 — 50-е годы была развита техника получения узких резонансов в радиодиапазоне, которые легли в основу квантовых стандартов частоты и принятой сейчас во всем мире атомной шкалы времени. Чрезвычайно узкие резонансы в гамма-диапазоне, которые были открыты Мессбауэром, обеспечивают наивысшую относительную точность физического эксперимента, порядка..10-15. В промежуточной, оптической области спектра до начала 70-х годов, относительная ширина резонансов из-за уширения их за счет эффекта Доплера была обычно не меньше 10-6. Благодаря фундаментальным исследованиям в области резонансного нелинейного взаимодействия лазерного излучения с газом атомов, выполненных в Отделе лазерной физики, были получены очень узкие оптические резонансы, в которых доплеровское уширение было полностью устранено. Наблюдение резонансов с относительной шириной 10-10 — 10-11 позволило на 4-5 порядков увеличить разрешающую способность спектроскопии в оптическом диапазоне; наблюдать и исследовать целый ряд фундаментальных физических явлений, таких, как нелинейное уширение и сдвиг спектральных линий, квадратичный эффект Доплера, эффект отдачи и другие.

  • Основными методами нелинейной лазерной спектроскопии сверхвысокого разрешения являются: метод насыщенного поглощения, метод двухфотонного поглощения в поле стоячей волны, метод разнесенных оптических полей и другие. Эти методы предложены и развиты академиком В.П.Чеботаевым с сотрудниками (академик С.Н.Багаев, д.ф.-м.н. Е.В.Бакланов, д.ф.-м.н. И.М.Бетеров, д.ф.-м.н. Л.С.Василенко, д.ф.-м.н. А.К.Дмитриев, д.ф.-м.н. В.М.Клементьев, д.ф.-м.н. В.Н.Лисицин, д.ф.-м.н. М.Н.Скворцов, д.ф.-м.н. Е.А.Титов, к.ф.-м.н. А.Н.Гончаров, к.ф.-м.н. Б.Я.Дубецкий, к.ф.-м.н. А.С.Дычков, к.ф.-м.н. Ю.А.Матюгин, к.ф.-м.н. В.М.Семибаламут).
  • В 1978 году В.С.Летохову (г.Москва) и В.П.Чеботаеву (г.Новосибирск) присуждена Ленинская премия в области науки и техники за цикл работ по нелинейным узким резонансам в оптике и их применению.
  • Открытие методов получения узких резонансов в оптическом диапазоне явилось основой получения узких и стабильных по частоте атомных молекулярных реперов, к которым можно привязывать частоту лазера. Большой прогресс был достигнут в области стабилизации частоты — за период с 1967-1972 годов стабильность излучения газовых лазеров возросла в миллионы раз. В Отделе лазерной физики были созданы самые монохроматичные источники когерентного электромагнитного излучения в мире, с шириной линии порядка 0.05гц, которые обладают наилучшей в мире стабильностью и воспроизводимостью частоты. Это ставит их в один ряд с лучшими стандартами частоты в микроволновом диапазоне (мазерами), кратковременная же стабильность частоты лучших лазеров значительно выше, чем у мазеров.
  • Восьмидесятые годы ознаменовались новым успехом — созданием оптической шкалы времени. Единица времени — секунда — синхронизовалась с периодом оптических колебаний стабильного лазера путем деления частоты лазера без потери в точности. В это время в Отделе лазерной физики были созданы первые в мире оптические часы, в которых период оптических колебаний высокостабильного лазера использовался как шкала времени.
  • В Отделе лазерной физики предложено и получило всестороннее теоретическое и экспериментальное развитие много оригинальных идей в квантовой электронике. Выполнен большой цикл работ по теории резонансного взаимодействия оптических полей с газом. Выяснена роль эффектов населенности уровней и когерентных эффектов в сильных полях лазерного излучения. Получены интересные результаты в области атомных столкновений: измерены сечения упругого рассеяния в газе низкого давления методами лазерной спектроскопии. Экспериментально продемонстрировано когерентное излучение в разнесенных оптических полях, что закладывает основы нового направления физики — атомно-оптической интерферометрии.
  • Диапозон исследований, выполненных в Отделе лазерной физики, очень широк — от проблем обнаружения гравитационных волн до использования лазеров в медицине. Разработаны оптические методы регистрации малых смещений (~10-16см) с использованием высокостабильных лазеров, что является основой для разработки оптических датчиков для детектирования гравитационных волн. Предсказано образование кристаллических структур ионов при охлаждении ионов в ловушке. Высказаны соображения о возможности создания гамма-лазера с использованием ВКР на ядерных переходах.
  • Большую роль в развитии квантовой электроники и лазерной физики сыграли Вавиловские конференции (г.Новосибирск, 1969, 1971, 1973, 1975, 1977, 1979, 1981, 1987), основную роль в организации которых играл Отдел лазерной физики.
  • Институт лазерной физики СО АН СССР был создан в 1991 году на базе Отделения лазерной физики (ОЛФ) Института теплофизики СО АН СССР. Первым директором института был академик Вениамин Павлович Чеботаев. С 1992 года директор Института — академик Сергей Николаевич Багаев. В состав Института вошел Отдел физики плазмы и космических исследований Института прикладной и теоретической механики СО АН СССР, руководимый д.ф.-м.н. Арнольдом Григорьевичем Пономаренко.
  • В институте ведутся научные исследования в следующих основных областях:
    • лазерная спектроскопия сверхвысокого разрешения и ее фундаментальные применения (Е.В.Бакланов, А.Н.Гончаров, А.К.Дмитриев, Ю.А.Матюгин, М.Н.Скворцов)
    • лазерные стандарты частоты (А.К.Дмитриев, А.С.Дычков, В.М.Клементьев, М.Н.Скворцов )
    • твердотельные и полупроводниковые лазерные системы и материалы квантовой электроники (В.М.Клементьев, А.П.Майоров, Ю.А.Матюгин, Е.В.Пестряков, Б.В.Поллер)
    • генерация фемтосекундных импульсов (В.М.Клементьев, Е.В.Пестряков, В.С.Пивцов)
    • энергетика мощных лазеров для научных исследований и технологий (Г.Н.Грачев, А.И.Карапузиков, А.Г.Пономаренко)
    • лазеры в медицине и биологии (А.П.Майоров, В.А.Орлов, А.М.Ражев, В.И.Федоров)
    • ведутся работы в области создания электронных систем и использования компьютерных технологий (Б.Д.Борисов, В.А.Жмудь, Г.П.Ульянов).
  • За последние три года сотрудниками института было сделано свыше 100 приглашенных докладов на Международных конференциях. В 1995, 1997 и 2000 годах в Академгородке проводилась международная конференция “Современные проблемы лазерной физики”, основным организатором которой был Институт лазерной физики. Эта конференция, ставшая традиционной, имеет высокий научный авторитет среди российских и зарубежных ученых.
  • Ведутся исследования по многим международным программам. Например, в программе по прецизионной спектроскопии атома водорода при прямом участии нашего института удалось определить постоянную Ридберга с наивысшей на сегодняшний день точностью; в программе по измерению абсолютной частоты запрещенного перехода экзотического атома мюония с участием Гейдельбергского университета (Германия), Резерфордовской лаборатории, Оксфордского университета (Англия) проведены первые совместные эксперименты, позволившие измерить частоту этого перехода.
  • Государственная премия РФ в области науки и техники за 1998 г. присуждена С.Н.Багаеву, Е.В.Бакланову, В.М.Клементьеву в составе коллектива авторов за работу «Создание ультрастабильных по частоте лазеров, средств измерения оптических частот и их применение в прецизионных измерениях»