Николай Федорович Андреев
Кандидат физико-математических наук,
заведующий лабораторией импульсных твердотельных лазеров
Родился 28 октября 1947 года.
Я родился в городе Чкаловске Горьковской области. Отец, Федор Васильевич, был капитаном разъездного парохода для руководства Волжского бассейнового управления пути. Летом я обычно плавал с родителями на этом пароходе. С 18 лет две навигации в каникулы работал у отца рулевым. Интересное было время, много чего повидал на Волге. Мама, Нина Константиновна, не работала, а занималась четырьмя детьми, из которых я был младшим. Кстати, отец учился в одной школе с Валерием Чкаловым. Тот был постарше на три года. Они жили недалеко друг от друга и Чкалов, было дело, защищал младшего товарища от хулиганов. Во время приезда лётчика в Чкаловск они иногда встречались.
Интерес к радиотехнике я перенял от старшего брата, а началось всё со сборки детекторного радиоприёмника в седьмом классе. В школе больше всего любил математику. После восьмого класса поступил в Балахнинский энергетический техникум (сегодня это филиал Университета имени Н.И. Лобаческого), где выбрал недавно открытую специальность «радиоаппаратостроение». Закончил техникум в 1967 году с красным дипломом. В шестидесятые годы среди молодёжи был большой интерес к космонавтике, физике и химии. Уже появился лазер. Наши преподаватели рассказывали нам о том, что их начали создавать и в Горьком. На третьем курсе я как-то спросил преподавателя по теоретической радиотехнике, где в Горьком занимаются лазерами, и он назвал НИРФИ. Вот тогда и появилась мечта попасть туда и заниматься этой интересной новой наукой. Своё реальное устройство для настройки электронных схем, сделанное в рамках дипломной работы, я назвал звонким и суперсовременным тогда именем «Квант».
В 1967 году я ещё выбирал между радиофаком и мединститутом. По стечению обстоятельств опоздал подать документы в мединститут. А вот с радиофаком всё сложилось.
Поступал я на вечернее отделение, потому что отец после травмы на работе получал мизерную пенсию, и мне нужно было самому себя обеспечивать. В университете висело объявление, что НИРФИ требуется техник, и меня принял в свою группу Лев Исидорович Гернштейн. Группа занималась разработкой и созданием радиотехнической составляющей астрономических приборов и другой нестандартной электроникой, нужной в исследованиях.
Но хотелось быть поближе к лазерам, и через полтора года мне удалось перевестись в отдел Виктора Ивановича Беспалова, в группу Александра Михайловича Кубарева. Это был человек, который в 1962 году запустил первый лазер НИРФИ. А вообще горьковский лазер был третьим после ГОИ и ФИАНа и первым в СССР из полностью отечественных комплектующих. Об этой истории можно прочитать в воспоминаниях самого Александра Михайловича Кубарева.
В группе Кубарева, куда входили ещё Александр Михайлович Киселев и Людмила Румянцева (отчество не помню), я и подключился к экспериментальной науке. Небольшой штрих к портрету Кубарева: когда он настраивал лазерные установки, он очень красиво, негромко пел русские народные песни.
Основными моими учителями в экспериментальной работе были Кубарев и Киселев, за что я им глубоко признателен. Всегда всё доходчиво объясняли, показывали премудрости работы экспериментатора. Очень хорошие, доброжелательные и отзывчивые люди, работать с ними было одно удовольствие. На последнем курсе дополнительно прослушал интересный и нужный спецкурс лекций Виктора Ивановича Беспалова по динамике твердотельных лазеров в нестационарных режимах, генерации гигантских импульсов и синхронизации мод в лазерах. Также успел послушать и лекции Германа Ароновича Пасманика о вынужденном рассеянии света. Моя дипломная работа была посвящена теоретическому и экспериментальному исследованию влияния обратного вынужденного рассеяния Мандельштама–Бриллюэна (ВРМБ) на прохождение мощного лазерного излучения через нелинейные среды (под руководством А.М. Кубарева и А.М. Киселева в экспериментальной части и Г.А. Пасманика в теоретической). Работу защитил на отлично в 1973 году, а председателем комиссии был А.В. Гапонов-Грехов.
Поскольку я заканчивал вечернее отделение, в армии служил всего один год рядовым. Призвали меня осенью 1973-го. Служил в Москве в дивизии имени Ф.Э. Дзержинского, в роте связи – скучно там не было. К рядовым с высшим образованием командиры относились лояльно. Я имел возможность пользоваться хорошей библиотекой, которая находилась поблизости, в которой были и научные журналы.
Вернулся к работе в НИРФИ в январе 1975 года в ту же группу. К тому времени в нашем отделе появилась новая научная тема – интегральная оптика, которой пришлось посвятить почти весь 1975 год. Была образована команда из трёх сотрудников, в которую входили Александр Михайлович Кубарев, Сергей Николаевич Власов и я. Закончилось это направление в конце года на совещании у Андрея Викторовича Гапонова-Грехова по причине отсутствия в стране соответствующих высоких технологий. Тогда я снова подключился к работам по вынужденному рассеянию света.
В 1977 году на базе нескольких отделов НИРФИ был создан Институт прикладной физики АН СССР во главе с А.В. Гапоновым-Греховым. Александр Михайлович Кубарев возглавил отдел метрологии. Нашей группой руководил Герман Аронович Пасманик (в 1995 году он переехал в Канаду). В состав группы тогда входили Александр Бетин, Александр Шилов (в 1990-х оба уехали в США), Александр Михайлович Киселев, Светлана Никитична Кулагина и я. Группа постепенно расширялась. После окончания радиофизического факультета к нам пришли Александр Захарович Матвеев (в 1978), Олег Валентинович Кулагин (в 1982) и Олег Леонидович Антипов (в 1983).
Герман Аронович Пасманик задавал общее направление работы как теоретик и генератор идей, которые порой не успевали осуществить, как уже появлялась новая. У него эксперименты созревали в голове гораздо чаще, чем у нас. Самое интересное время в науке у меня было с ним.
С 1976 по 1978 годы мои интересы были сосредоточены на экспериментальном исследовании вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР) и его использования для усиления одномодового лазерного излучения в поле многомодовой накачки в режиме усреднения. Для этого подходили сжатые газы, особенно чистый водород, в котором порог возникновения ВКР был относительно низким. Этой работой мы занимались вместе с Александром Михайловичем Киселевым.
С 1979 года мы начали активно заниматься исследованием обращения волнового фронта (ОВФ) на основе ВРМБ. Оно было экспериментально открыто в ФИАНе Валерием Валериановичем Рагульским. У него в лазерном усилителе был активный элемент (АЭ) довольно низкого качества, и после прохождения на прямом проходе через такой АЭ волновой фронт лазерного излучения из плоского превращался в сильно искажённый. Второй проход через этот усилитель происходил после отражения в процессе обратного ВРМБ. В результате волновой фронт на выходе усилителя восстанавливался. Объяснение этого явления дал Борис Яковлевич Зельдович (ФИАН). При ОВФ на основе ВР обращённая волна возбуждается вследствие нелинейного волнового преобразования исходной, подлежащей обращению, волны. Другими словами, при ВР происходит самообращение волнового фронта, при котором зародившаяся из шумов стоксова волна усиливается в поле волны накачки, причём наибольшим усилением обладают те конфигурации стоксова поля, волновой фронт которых сопряжён по отношению к волновому полю накачки.
В это время у нас в НИРФИ сделали почти аналогичное исследование. Только активный элемент усилителя был очень хороший. Получили тот же результат, только не пришлось делать акцент на то, что пучок улучшился. Он у нас и так был хороший, но он стал мощнее, да. Так появился новый принцип управления лазерным излучением. Появилась возможность за счёт ОВФ улучшать качество лазерного пучка, существенно увеличивать его энергию. Пошёл настоящий бум, масса публикаций, конференций, интересные дискуссии. Много научных групп в СССР изучали это явление и искали прикладное применение.
В нашей 502-й комнате мы создали лазерную систему на фосфатном стекле с неодимом (Nd). В те годы я работал вместе с А.М. Киселевым и А.З. Матвеевым. Александр Михайлович Киселев – мой учитель и наставник, многому я у него научился, за что очень благодарен. Александр Захарович – вдумчивый и высокоответственный человек, быстро освоил работу на установке. Он прекрасно владеет как теоретическими исследованиями, так и экспериментальными. В те годы у нас был приоритет в сфере обращения волнового фронта очень слабых оптических сигналов. К 1980 году мы получили на лазерной установке обращение волнового фронта при четырёхволновом взаимодействии слабого оптического сигнала с его усилением в 106. Это был своего рода прорыв.
Для ОВФ при четырёхволновом взаимодействии необходимо подбирать резонансную разность частот смешиваемых волн. Для этого мне пришлось провести отдельные экспериментальные исследования частотного сдвига обратного ВРМБ в бинарных смесях чистых органических жидкостей, где неожиданно было обнаружено, что частотный сдвиг находится не в диапазоне между двумя значениями сдвигов смешиваемых жидкостей, а в интервале более чем в два раза большем этого диапазона. При этом оказалось возможным его плавное изменение в зависимости от взаимной концентрации жидкостей в смеси.
В 1982 году мы с Пасмаником поехали в ФИАН к главному специалисту в стране по рассеянию света Иммануилу Лазаревичу Фабелинскому. После представления и обсуждения этого результата он сказал, что нам нужно теперь всё бросить и заниматься только этим. Но мы же всё-таки не специалисты по физической химии и имели другие планы. Кстати, до сих пор механизм этого явления до конца не объяснён.
Далее провели ещё серию экспериментов по ОВФ слабых сигналов в различных частотных режимах четырёхволнового гиперзвукового обращающего зеркала (ЧГОЗ). В результате на нашей установке получили рекордное на то время значение чувствительности ЧГОЗ ~4∙10-10Дж/см2 и коэффициент отражения ~2,5∙106. Физический предел по чувствительности в ЧГОЗ в единицы квантов был достигнут у нас на другой установке А.А. Бетиным, А.А. Шиловым и О.В. Кулагиным.
При помощи такого обращающего зеркала можно, к примеру, выловить полезный сигнал из множества шумов, усилить его и направить обратно. Весьма перспективным является применение таких зеркал для автоматического наведения излучения на мишени малых размеров. Например, можно отслеживать космический мусор с дальнейшим переводом его в более плотные слои атмосферы, где он сгорает. Здесь открывались большие возможности для оптической локации.
Диссертацию я защитил в 1984 году. Тема «Эффективные преобразователи световых пучков на вынужденном рассеянии для адаптивных лазерных систем», руководитель – доктор физико-математических наук Герман Аронович Пасманик.
Здесь я бы хотел сказать об особенностях работы экспериментаторов. В ней есть несколько этапов. После планирования предстоящей серии экспериментов нужно найти и закупить комплектующие. Далее ты собираешь установку, идёт входной контроль каждого элемента. На это уходит много времени. Потом надо всё долго настраивать. Ты обучаешь установку, а она обучает тебя. С нею тоже нужно войти в некий резонанс. Ты уже начинаешь понимать и чувствовать, что на что влияет. Это происходит каждый раз, и этот этап очень интересный. Когда подружишься с системой, когда она начинает «отвечать», испытываешь удовлетворение. На фоне этой подготовки сам эксперимент занимает, конечно, намного меньше времени.
В 1983 года президент США Рональд Рейган объявил о «Стратегической оборонной инициативе» (СОИ). Идея была в том, чтобы создать широкомасштабную систему противоракетной обороны с элементами космического базирования. В качестве «оружия» рассматривали самые футуристичные на тот момент решения: рентгеновские лазеры с ядерной накачкой (программа Excalibur), пучковое оружие (поток нейтральных частиц), миниатюрные спутники-перехватчики («Блестящая галька»), рельсотроны и огромная сеть сенсорных спутников для обнаружения пусков.
Руководство нашей страны озаботилось, и начался новый научный «бум». Для того чтобы отбивать возможные удары из космоса, понадобились исследования в нескольких направлениях. Это коснулось и нас. Началась программа «анти СОИ», и Пасманик раздал нам задания. Тем летом отпусков у нас не было.
Мне досталось направление, которое связано с мощными импульсно-периодическими лазерами. До этого у нас существовали лазеры на стекле с неодимом, которые «стреляли» раз в 10–15 минут. После каждого «выстрела» активным элементам задающего генератора и усилителей требовалось активное охлаждение, чтобы убрать негативные тепловые эффекты. Теперь стали нужны либо непрерывные лазеры, например, СО2 лазеры, и это направление досталось Александру Бетину, либо импульсно-периодические. Мне поручили заняться импульсно-периодическими лазерами на гранате с неодимом (Nd-YAG). Nd-YAG лазер должен был работать с частотой 20–50 герц с высокими средней и пиковой мощностями и хорошей направленностью. Для новых лазеров нужна была компактная ячейка Фарадея (вентиль Фарадея) на постоянных магнитах. На нашей установке на стекле c Nd мы сделали ячейку Фарадея на соленоиде, но она была громоздкой и не могла работать в импульсно-периодическом режиме. Поскольку мы предполагали создавать импульсно-периодические лазеры с двумя-четырьмя проходами через лазерные усилители, то необходимо было защитить задающий генератор от обратных усиленных пучков, что и должен был сделать вентиль Фарадея на постоянных магнитах.
Относительно доступными тогда были кобальт-самариевые мощные постоянные магниты. Получить их можно было по специальному разрешению правительства. Для «Анти СОИ» мы их получили. Магнитную систему рассчитали и сделали коллеги из института физики металлов Уральского научного центра АН СССР в Свердловске. Получилась оригинальная компактная магнитная система со встречными направлениями магнитного поля, двух магнитооптических элементов и полуволновой пластинкой между ними. На эту ячейку Фарадея у нас есть патент от 1987 года, авторы Гасс В.Г, Жаков С.В. (Институт физики металлов АН СССР), Андреев Н.Ф и Разеншейн П.С. (ИПФ АН СССР). В дальнейшем мы стали сами делать такие ячейки, а с появлением магнитооптических материалов с большой постоянной Верде и более мощных магнитов с различной ориентацией намагниченности, ячейки Фарадея стали ещё более компактными. Большой вклад в расчётах и разработке магнитооптических систем для ячеек Фарадея внёс Александр Владимирович Войтович, к сожалению, рано ушедший. Максимальная и рекордная степень ослабления обратного излучения вентилем Фарадея была получена нами на уровне более чем в 106 раз в диапазоне длин волн от 488 нм до 1060 нм.
В новых лазерных импульсно-периодических установках мы старались максимально применять нестандартную электронику для облегчения экспериментальной работы. Здесь хочу вспомнить отличных инженеров-электроников: Евгения Катина (к сожалению, он ушёл из жизни), Сергея Кузнецова (в 90-х уехал в Канаду), Сергея Шубина (в настоящее время работает в нашем институте). Они очень помогали нам в экспериментальных исследованиях.
В 1988 году к нам пришёл Ефим Аркадьевич Хазанов. Этот талантливый молодой человек закончил с отличием физико-технический факультет Горьковского политехнического института. С ним было замечательно работать, он хватал всё просто на лету, и мы уже вдвоём продолжили создание мощной лазерной системы импульсно-периодического действия на гранате с неодимом (Nd-YAG) с использованием обращения волнового фронта. А через год к нам присоединился выпускник того же факультета Олег Валентинович Палашов. Работа пошла быстрее, электронщиком у нас был Сергей Кузнецов. Все были большие молодцы, работали прекрасно, понимали друг друга с полуслова. Работать в такой синергии было одно удовольствие.
В процессе создания такой импульсно-периодической установки пришлось разрабатывать высокоэффективные Nd-YAG усилительные квантроны с большим коэффициентом усиления, ячейки Фарадея на постоянных магнитах, ячейки Поккельса для этого режима, автоматизированные системы измерения энергии лазерного излучения и ВРМБ сдвига. Разработали и создали серию импульсно-периодических одномодовых и одночастотных задающих генераторов, и для них высокостабильные эталоны Фабри-Перо на ситаловых кольцах. Мы провели массу экспериментов, узнали многое об особенностях импульсно-периодического режима, многому научились. А одной из основных особенностей наших систем была высокая средняя и импульсная мощность. Здесь наряду с привычными нелинейными явлениями появлялась масса новых для нас тепловых эффектов, которые существенно мешали в работе, и их пришлось учитывать и изучать. Это тепловыделения в активных элементах, приводящие к термолинзе в них, тепловыделения в обращающем ВРМБ зеркале, ячейках Поккельса и Фарадея, на обычной проходной оптике, зеркалах и поляризаторах.
Работы проходили под руководством Германа Ароновича Пасманика до 1995 года, пока он не уехал в Канаду. До этого он организовал научно-производственную фирму «Пассат» по производству импульсно-периодических лазеров, изоляторов Фарадея, других оптических компонентов. Наша дополнительная работа в структуре «Пассата» в начале 1990-х помогала нам материально. Появилась возможность оперативно покупать комплектующие и делать лазерные системы и ячейки Фарадея по заказу зарубежных фирм. В частности, сделали мощный и компактный импульсно-периодический Nd-YAG лазер для французского центра космических исследований, он находится недалеко от Парижа. Лазер работал с частотой следования 25 Гц, энергией в импульсе на первой гармонике до 2 Дж и около 1 Дж на второй гармонике (λ=532 нм). Двухкаскадный усилитель на активных элементах диаметром 15 мм был четырёхпроходный с ОВФ зеркалом. Весной 1994 года этот лазер мы втроём – я, Ефим Хазанов и Борис Мовшевич (он сделал импульсно-периодические источники питания для этого лазера) – доставили туда пассажирским поездом через Прагу. В течение двух недель мы его запустили и успешно сдали приёмной комиссии по всем строгим пунктам технического задания. Приятно было узнать года через три, что наша система продолжала успешно работать.
У нас в начале 1990-х было ещё одно очень интересное направление исследования – когерентное суммирование нескольких лазерных пучков в один мощный пучок. Для импульсно-периодического режима в силу нужного сочетания оптико-физических параметров использовались в качестве лазерных активных элементов кристаллические среды – такие, например, как Nd:YAG, Nd:YLF, алюминат иттрия и другие. Однако они имеют относительно малую световую апертуру, как в силу технологии выращивания, так и требованиям работы в импульсно-периодическом режиме. Поэтому заманчиво было осуществить когерентное суммирование нескольких усилительных каналов в один мощный канал с компенсацией поляризационных и аберрационных искажений. Идея фазирования нескольких пучков на общем гиперзвуке при ВРМБ в один мощный исходила от Пасманика, а выполняли в эксперименте и соответствующих расчётах мы. В 1992 году Ефим Аркадьевич Хазанов успешно защитил кандидатскую диссертацию по этой тематике. На этих принципах мы делали в 1995 году мощную лазерную систему для английского центра в Молверне, но по независящим от нас причинам работа была прекращена, когда система была процентов на восемьдесят готова. Буквально перед отъездом из Молверна мы обнаружили очень нежелательный эффект, а именно – заметное нарушение компенсации искажений лазерного пучка при его высокой средней мощности. Тогда была непонятна причина этого явления. Разобрались с ней уже после возвращения.
Оказалось, что так себя проявило тепловыделение из-за линейного поглощения в магнитооптическом элементе ячейки Фарадея (ЯФ). В результате фотоупругого эффекта возникало наведенное двулучепреломление, и работа системы компенсации, куда входила эта ЯФ, нарушалась. Мы вышли с нашими импульсно-периодическими лазерными системами на высокие средние и импульсные мощности излучения, где особенно чувствовались тепловые паразитные эффекты в оптических элементах таких систем. Не вдаваясь подробно в теорию, замечу, что необходимая высокая постоянная Верде в магнитооптических материалах имеет место быть вблизи электронного резонанса, где как раз происходит и более высокое поглощение на данной длине волны. Тщательно разобрался с этой проблемой теоретически Ефим Аркадьевич Хазанов. Подтверждено это было дальнейшими нашими экспериментами. Наиболее оптимальным путём для нас было научиться компенсировать подобные искажения, в чём он существенно преуспел. А в 2005 году Ефим Аркадьевич защитил докторскую диссертацию «Термонаведенные поляризационные искажения и их компенсация в оптических элементах лазеров с высокой средней мощностью».
В 1999 году Олег Валентинович Палашов успешно защитил кандидатскую диссертацию по теме «Особенности формирования дифракционно ограниченного излучения в мощных многоканальных импульсно-периодических лазерных системах на Nd:YAG». Это было неким итогом нашей многолетней работы по импульсно-периодическим Nd-YAG лазерам. Олега отличает очень хорошее качество – стремление тщательно разобраться до самой сути в каждом новом для себя эффекте или явлении. А тема его докторской – «Подавление термонаведенных эффектов в оптических элементах твердотельных лазеров».
В 1990-е годы было сложно работать, потому что закрывались многие важные институты. Например, уникальные кварцевые элементы делал ленинградский Институт кварцевого стекла. Его аналог был построен в Пекине в 1956 году, о чём я узнал много позже. Оказалось, китайский институт успешно работает до сих пор, а здание Института кварцевого стекла в 1990 году уже стояло с выбитыми стёклами, и только группа энтузиастов работала в подвале. Они нам до окончательного закрытия успели сделать несколько керсиловых отражателей для наших квантронов. Также прекратил выпускать широкоапертурные активные элементы на основе YAG-Nd кристаллов Институт кристаллографии РАН. Работали на старых запасах.
После отъезда Пасманика мне пришлось в 1998 году, во избежание нашего расформирования, по предложению руководителя отделения Якова Израилевича Ханина возглавить отдел нелинейной и лазерной оптики.
Докторскую я не защитил, наверное потому, что перфекционист. Мне кажется, что вроде как подобную работу ты должен сделать сам, один, не используя материалы, которые получили совместно с коллегами. На самом деле, такое невозможно, однако тут у меня был своеобразный комплекс. Также в 2005 году у меня начались серьёзные проблемы с сердцем, которые благодаря хорошим врачам и своему изучению этой проблемы в 2020 удалось победить, через некие потери и одновременно большие приобретения.
В начале 2000-х годов благодаря инициативе Александра Михайловича Сергеева наш отдел участвовал в проекте по регистрации гравитационных волн. Для этого в США создавался гигантский интерферометр. Два ортогональных плеча длиной по 4 км с высокодобротными интерферометрами Фабри-Перо располагались в системе тоннелей с высоким вакуумом. Эти интерферометры накачивались излучением непрерывного лазера, для защиты которого от обратного излучения из этих интерферометров необходим был вентиль Фарадея на постоянных магнитах, способный работать при существенных тепловыделениях в магнитооптическом элементе ЯФ. На самом интерферометре я не был, так как в начале нужно было исследовать ЯФ в условиях существенного тепловыделения. Эти работы мы проводили в университете Флориды, где был приобретён для этого довольно мощный непрерывный лазер с излучением нужной длины волны. К тому времени мы уже стали мировыми лидерами в этом вопросе. Сотрудничество было полезно и нам – у нас тогда не было таких мощных лазеров, чтобы исследовать тепловые эффекты в ЯФ. Мы с Е.А. Хазановым и О.В. Палашовым использовали эти возможности. Туда ездило много наших групп, в том числе и на сам интерферометр. Работа закончилась успешно. Гравитационные волны были обнаружены в 2016 году. ИПФ РАН в нашем лице внёс свой весомый вклад в эту работу.
Надо отметить, что мы в своих исследованиях всегда старались, по-возможности, довести их до определённого физического предела. Если занимались обращением слабых сигналов, то исследовали до максимального коэффициента усиления и предельной чувствительности, вплоть до регистрации единичных квантов. Так же было и с ячейками Фарадея. Эти темы мы прорабатывали полностью, на самом высоком уровне, и после нас другим фактически уже нечего было делать.
Отдельное большое взаимодействие нашего института на протяжении более 40 лет проходило с Институтом лазерно-физических исследований (ИЛФИ) РФЯЦ ВНИИЭФ в городе Сарове. Тесное сотрудничество у нас началось ещё в середине 1970-х годов. Наших коллег из ИЛФИ в то время интересовали широкоапертурные кристаллы KDP и DKDP для генерации гармоник излучения йодных лазеров на установке «Искра-4» и ОВФ для применения в создаваемых у них мощных импульсных взрывных фотодиссоционнных лазерах. Были и перерывы в этом сотрудничестве, особенно в 1990-е годы. Новый подъём нашего взаимодействия начался где-то в конце 1999-го. Мне позвонил Станислав Александрович Сухарев и сказал, что они нуждаются в одномодовом и одночастотном лазере на длину волны 1054 нм. Нас нашли по публикациям и попросили сделать такой лазер. Для этой длины волны нужно было использовать активный элемент из YLF-Nd. Лазер собрали по нашей кольцевой схеме, и он очень их устраивал. В качестве внутрирезонаторного модулятора была сделана ячейка Поккельса (ЯП).
Вот с этой ячейки Поккельса и начались большие работы по развитию ЯП для нужд ИЛФИ РФЯЦ ВНИИЭФ. Им нужна была существенно больше световая апертура. Сделали серию ЯП апертурой 70 мм на цилиндрическом кристалле DKDP длиной 95 мм c тремя электродами. В ИЛФИ они использовались в схеме установки «Луч» для предотвращения самовозбуждения четырёхпроходного усилителя.
В 2004 году я перешёл в отдел сверхбыстрых процессов заместителем руководителя отдела Александра Михайловича Сергеева и по совместительству стал заведующим лабораторией импульсных твердотельных лазеров. Отделом нелинейной и лазерной оптики стал руководить Ефим Аркадьевич Хазанов, у него были другие большие задачи, с которыми он блестяще справился.
В ИЛФИ начали разрабатывать мощную многоканальную (192 канала) лазерную систему для исследований лазерного термоядерного синтеза (ЛТС), где предполагалось использовать четырёхпроходные усилители апертурой 400х400 мм. Для неё необходимы были соответствующие ЯП. Цилиндрические элементы DKDP больших размеров сделать было уже нереально. Необходим был другой подход, и он был найден в Ливерморской национальной лаборатории США ещё в 80-е годы, где впервые разработали и использовали ЯП с плазменными электродами с апертурой более 300 мм.
В США технологию ЯП с плазменными электродами непрерывно активно развивали, в 1991 году её внедрили в лазер Beamlet, а затем использовали в проекте National Ignition Facility (NIF). Американцы были несомненными лидерами и монополистами по таким ЯП. К 2004 году аналогичная лазерная система создавалась и во Франции, а технологию по ЯП они получили из США. С нами делиться такой технологией никто не собирался. В нашем распоряжении на эту тему были только открытые научные публикации.
Александр Михайлович Сергеев, превосходный организатор и мотиватор, уговорил меня с коллегами плотно заняться этой работой. Перед нами была поставлена задача разработать и создать ЯП с плазменными электродами. Для этого организовали группу в составе меня, Александра Захаровича Матвеева и Владимира Сергеевича Давыдова (ведущий конструктор).
Работу мы начали во второй половине 2002 года, разработали и сделали первый лабораторный образец апертурой 100х100 мм в конце 2003-го и вскоре его испытали. Функционально эта ЯП работала хорошо, но явно нужно было сделать более технологичную конструкцию. Весной 2004 года руководством ИЛФИ была организована командировка в Бордо (Франция), где расположен центр Laser Mégajoule (LMJ). Вместе со мной был командирован сотрудник ИЛФИ Юрий Васильевич Долгополов. Я сделал небольшое сообщение о нашей первой ЯП с плазменными электродами, на что французские коллеги сказали, что у нас всё правильно сделано и – вперед. Там нам издалека показали центр управления создававшейся лазерной системы и ЯП апертурой 400х400 мм, этого хватило, чтобы мы внесли нужные изменения в свою конструкцию.
Далее был опять перерыв в этой тематике, но удачно возникла новая потребность у коллег из Сарова – сделать лазерную систему с плавной перестройкой длины волны в нужном для них диапазоне. В этом проекте мы широко и удачно применили многие наши ноу-хау. Эта работа была очень успешно выполнена. В ней принимали участие я, А.З. Матвеев, Г.И. Фрейдман и А.А. Бабин.
Серьёзное продолжение работ по ЯП с плазменными электродами стартовало в 2012 году – начался контракт с ИЛФИ по разработке и изготовлению серии ЯП апертурой 180х180 мм и 400х400 мм с полным набором конструкторской документации для 192-х канальной установки УФЛ-2М. (Уместно заметить, что очень дорогостоящую оптику из высокочистого кварцевого стекла мы покупали вначале в Японии, а потом в Китае из того самого института – аналога нашего Института кварцевого стекла, – который работает в Пекине с 1956 года). В 2022 году эта работа была нами успешно выполнена в полном объёме согласно ТЗ. Наши ЯП отличались от зарубежных компактностью (в разы меньшие) и надёжными системами высоковольтного импульсного электропитания. Переданные ЯП, а точнее – затворы, которые состоят из ЯП и двух тонкоплёночных поляризаторов, уже несколько лет без нареканий работают в ИЛФИ РФЯЦ ВНИИЭФ на установке УФЛ-2М.
Несколько слов о сотрудниках, участвовавших в этой работе. Особо хочется отметить ведущего конструктора Владимира Сергеевича Давыдова, который, как всегда творчески подошёл к разработке ЯП с плазменными электродами, внёс много присущих ему изюминок не только в конструкцию, но и в технологию сборки. Входной контроль комплектующей оптики очень хорошо выполняли инженеры Сергей Владимирович Шубин и Шамиль Хамитович Салахетдинов. Выходное тестирование ЯП очень тщательно и ответственно выполнял старший научный сотрудник Александр Захарович Матвеев. Здесь были задействованы два специально созданных лазерных стенда. В настоящее время по независящим от нас причинам работы по ЯП приостановлены. Хотелось бы это дело продолжить, ведь кроме нас этого больше никто не может делать в России. Жаль рушить эту, по сути, линию по производству уникальных широкоапертурных ЯП с плазменными электродами.
Также мы в лаборатории занимаемся теоретическими и экспериментальными исследованиями по измерению сверхмалого поглощения в оптических материалах, а точнее, в высокочистом оптическом кварцевом стекле и кристаллическом кварце, что важно для лазерных систем с высокой средней мощностью и в нанотехнологиях по изготовлению микрочипов. Этой работой успешно занимаются очень опытный старший научный сотрудник Александр Игоревич Макаров и молодой научный сотрудник Ксения Владимировна Власова. Здесь также удалось впервые измерить предельно малые величины линейного поглощения в кварцевых материалах, вплоть до 10-9см-1.
За научную карьеру мне удалось повидать мир. Бывал на конференциях ещё в странах соцлагеря: Чехословакии, ГДР и Болгарии. По работе посещал несколько раз США, Францию, Англию, Китай. Мне нравилось, как у них оперативно можно было получить требуемые приборы, комплектующие и материалы для экспериментальной работы. А нашей сильной стороной было наличие научных школ и устойчивых научных коллективов с традициями.
Вообще мне повезло, что в молодости совпали мой интерес к науке, время, когда она была на подъёме, и место – наличие НИРФИ, а затем ИПФ в нашем городе.
У меня имеется надёжный тыл в лице моей жены Галины Андреевны, которая начала работать во вновь организованном ИПФ АН СССР раньше научных сотрудников и проработала до выхода на пенсию в 2005 году. Как ведущий экономист (она окончила промышленно-экономический факультет ГГУ), она фактически создала договорную службу планового отдела. Имела очень хорошую репутацию среди научных сотрудников, которым помогала с ведением договорных работ в финансово-экономической части. Галина Андреевна прекрасно знает характер нашей работы и всегда меня понимает и поддерживает, за что я глубоко ей благодарен.
Я всегда дружил с физкультурой, много чем занимался в разное время: это лёгкая атлетика и лыжный спорт, вольная борьба и самбо, стрельба, гимнастика йога, а сейчас занимаюсь дома гимнастикой цигун и силовыми упражнениями. Есть разнообразные хобби, они в основном касаются некоторых медицинских направлений, истории и летней рыбалки.
Ну а мечту о занятиях медициной воплотил мой сын Андрей Николаевич Андреев. Он – хирург-офтальмолог и в настоящее время заведует отделением микрохирургии глаза в ПОМЦ ФМБА РФ.