Он вспоминает, как однажды за столиком в столовой Физического института рядом с ним оказался совсем молодой физии Ю. М. Попов. Дело было в 1956 году, вскоре после того, как Басов защитил свою докторскую диссертацию. Кстати, это была первая в мире докторская диссертация, посвященная квантовой электронике. Нетрудно представить себе состояние легкости и душевного подъема, в котором он в то время находился. Попов спросил его о планах на будущее. И Басов рассказал о своих мыслях, еще весьма неопределенных. О возможностях, скрытых в полупроводниках. Они начали работать вместе: Так история полупроводниковых лазеров началась во время обеда. Между этим обедом и тем — в ресторане Шаванга-Лодж были бесконечные беседы, консультации с одним из опытнейших специалистов в физике полупроводников — членом-корреспондентом АН СССР Б. М. Вулом, а затем и расчеты. Работали и втроем, а больше врозь, собираясь лишь для обсуждения, взаимной проверки и критики. Так, пока на бумаге, родился первый метод создания полупроводникового лазера. Расчет показывая, что мощный кратковременный импульс электрического тока должен привести полупроводник в активное состояние, должен заставить его «высветить» мощные запасы своей внутренней энергии.

После возвращения Басова из заокеанской поездки работа закипела еще более энергично. Начались эксперименты. К теоретическим исследованиям подключился О. Н. Крохин.

Попов и Крохин — оба молодые и очень способные сотрудники Басова — проявили себя в этой работе как нерасторжимое целое, хотя и трудно представить себе две столь несхожие индивидуальности. Попов на вид очень молод. Работая у Басова уже лет десять и став доктором физико-математических наук, он производит впечатление беспокойного студента. Он горяч, темпераментен, в пылу дискуссии, говорят, ему лучше не попадаться под руку. Крохин спокоен, сдержан. Хотя ему тридцать два, у него седая голова, он строен и элегантен.

Попова и Крохи на много и охотно цитируют за границей, считают их незаурядными учеными. И они в большой степени типичны для молодого поколения советских физиков своей работоспособностью, напористостью, широтой интересов.

Когда Крохин пришел в лабораторию Басова после университета, он поразил всех своим знанием «минимума» Ландау — знал его от корки до корки. А «минимум» Ландау — это известные во всем мире толстенные тома общей физики, за которые их авторы — Ландау и Лифшиц — получили Ленинскую премию. Теперь таких томов, кажется, девять! Эти тома, конечно, не входят в программу обучения студентов, но наиболее одаренных, а их немало, они манят, как вершина Эвереста. И есть такие, которые восходят. Взошел и Крохин и оказался как нельзя более подготовленным к квантовой электронике.

Итак, Басов, Попов и Крохин сочли проблему полупроводниковых лазеров «проблемой номер один». Фронт исследований стая шире, работа пошла быстрее и ко времени рождения первых лазеров — рубинового и гелий неонового — советские ученые смогли предложить еще три способа привлечения полупроводников на службу квантовой электронике.

Для создания полупроводникового лазера оказалось подходящим полупроводниковое устройство, мало отличающееся от одного из типов полупроводниковых диодов. Можно было даже предвидеть, что для его создания достаточно применить уже известные способы введения некоторых примесей а очень чистый полупроводник. Физики хорошо знали, что примесь, нанесенная на поверхность чистого полупроводника, при нагревании постепенно проникает в его толщу, изменяя свойства полупроводника.

Идея советских ученых состояла в том, чтобы приводить полупроводник в активное состояние, пропуская электрический ток через границу, отделяющую чистый полупроводник от области, в которую проникла примесь. Расчеты показали им, что при этом вблизи границы должна возникнуть активная зона, зона генерации.

Так в результате трехлетних упорных исследований к 1960 году Басов, Вул, Крохин и Попов теоретически обосновали четыре метода создания полупроводниковых лазеров. Постепенно этими возможностями заинтересовались и экспериментаторы.

Однако специфические особенности полупроводников долго не позволяли реализовать ни один из предложенных методов. Ведь для того, чтобы придать полупроводнику заранее предвычисленные свойства, нужно сперва изготовить исходный материал, в котором среди миллиардов атомов не было бы и одного атома посторонней примеси. Но этого еще далеко не достаточно. В этот сверхчистый материал нужно еще строго определенным образом ввести точно рассчитанное количество специально подобранной примеси. Все эти операции должны проходить с соблюдением такой чистоты, которая не идет ни в какое сравнение с условиями даже лучшей хирургической операционной.

Лишь в 1962 году две группы американских исследователей, пропустив короткие импульсы электрического тока через специально приготовленные кристаллы арсенида галлия, заставили их генерировать невидимые инфракрасные лучи. Интересно, что обе группы воспользовались исходным материалам, изготовленным в одной из английских лабораторий. Попытки работать с другим сырьем приводили лишь к неудачам. Эти опыты были вскоре повторены в Физическом и в Физико-техническом институте АН СССР на советском арсениде галлия.

А затем Басов и его сотрудники создали полупроводниковые лазеры, возбуждаемые пучком быстрых электронов. Они испускали и зеленый свет и инфракрасные лучи.

Недавно им удалось реализовать и самое первое предложение — возбуждение электрическим пробоем. Путь, найденный раньше других, оказался самым трудным.

Полупроводниковые лазеры отличаются рядом крайне полезных свойств, очень важных особенностей. Например, они лучше других преобразуют электрическую энергию в световую. Они открывают возможность непосредственно, почти без потерь преобразовывать электрический ток в свет. Возможно, это несет революцию в светотехнику и наши дома будут освещаться полупроводниковыми осветительными лампами. Теория обещает им стопроцентный КПД!

Уже сейчас на практике потери энергии сокращены до 30 процентов, а в некоторых случаях они не превышают 20 процентов. Они, как и другие полупроводниковые приборы, очень легко и просто поддаются управлению. А это крайне важно для применения их в системах связи и в вычислительной технике.

Полупроводниковые приборы старшего поколения — диоды и транзисторы — открыли путь к миниатюризации радиоприемников, электронных вычислительных машин и других приборов радиотехники и автоматики. Полупроводниковые лазеры тоже несравненно миниатюрнее своих старших братьев. Их размеры могут быть доведены до микронов, то есть до масштабов, соизмеримых с длиной волны генерируемых ими колебаний. Это позволяет создать сверхминиатюрные и очень чувствительные усилители света.

Теория показывает, что усилители света, как и усилители радиоволн, обладают вредными внутренними шумами. Величина этих шумов возрастает вместе с размерами усилителя. Чем больше световых воли укладывается внутри усилителя, тем сильнее его собственные шумы. Но и в газовых лазерах и в лазерах на кристаллах и стеклах усиление, достижимое на одном сантиметре длины усилителя, невелико, а ведь в этом сантиметре укладываются десятки тысяч световых волн. Самый прямой путь уменьшения внутренних шумов лазера-усилителя — увеличение усиления. Но опыт показывает, что достичь этого очень и очень трудно. Только применение полупроводников позволяет сейчас надеяться на создание оптических усилителей, по размерам приближающихся к длине световой волны, а значит, имеющих очень малые внутренние шумы.

Недавно Басов и Богданкевич предложили использовать высокий коэффициент усиления полупроводниковых усилителей света для создания нового типа лазера. Они назвали его генератором с излучающим зеркалом. Почему? Потому что его основой является зеркало, покрытое тонкой пленной полупроводника. Малая толщина пленки позволяет хорошо отводить из нее вредное тепло, и благодаря этому возникает возможность получить от такого лазера большую мощность.

Малые размеры полупроводниковых лазеров позволяют получать сверхкороткие вспышки света, длящиеся всего одну тысячную от миллиардной доли секунды. Уже сейчас удается за такие короткие промежутки времени управлять работой полупроводниковых лазеров. Подобные лазеры открывают возможность создания сверхбыстродействующих вычислительных машин.

В некоторых полупроводниках простым подбором их состава можно более чем в три раза измерять генерируемую длину волны.

• Страницы:
• предыдущая
• 1
• 2
• 3
• следующая

Представьтесь или зарегистрируйтесь, чтобы участвовать в обсуждении.