Современная электроника №8/2024

СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ 9 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 8 / 2024 Тем не менее успешная реализация самой идеи генераторов когерентно - го света вдохновила других учёных. Во всем мире стали появляться новые конструкции лазеров. В 1961 году американские физики Франкен (P.A. Franken), Хилл (A.E. Hill), Питерс (C.W. Peters) и Вайнрайх (G. Weinreich), облучая кварцевый кри - сталл с помощью рубинового лазера с длиной волны 694 нм, обнаружили формирования новых фотонов с удво - енной энергией и длиной волны вдвое меньше начальной, то есть 347 нм. Это явление, получившее название «Second Harmonic Generation – SHG», фактически стало важным основопо - лагающим моментом в развитии ново - го направления нелинейной оптики. В частности, эффект SHG использует - ся при разработке лазеров с коротки - ми длинами волн УФ-диапазона [28]. К середине 1960-х лазерная темати - ка стала очень популярной во всём мире. В развитых странах насчиты - валось в сумме больше пятисот лабо - раторий, занимавшихся этой пробле - мой, среди которых можно назвать такие известные западные фирмы, как General Electric, IBM, MIT, Bell Lab, IBM, RCA, Lincoln Labs, Westinghouse, Siemens, TRG [29]. В 1961 году физики из Bell Lab Али Джаван (Ali Javan), Уильям Беннетт (William Bennett), Дональд Херриотт (Donald Herriott) опубликовали ста - тью с результатами успешного испы - тания изготовленного ими газового лазера. В этом лабораторном макете в качестве активного вещества исполь - зовалась смесь газов гелия и неона, размещённых в стеклянной трубке. Лазер работал следующим образом. На первом этапе с помощью высо - ковольтного электрического разря - да, возникающего между электрода - ми, размещёнными в полости трубки, происходит ионизация газа. Атомы гелия переходят в метаста - бильное состояние, а затем через неупругие столкновения передают свою энергию атомам неона. Такой процесс перевода неона в возбуждён - ное состояние становится возможным, поскольку энергия метастабильного состояния гелия и энергия эмисси - онного уровня неона практически совпадают. В результате многократ - ного повторения актов возбуждения неона создаётся инверсия населён - ности, обусловливающая вынужден - ное излучение. Первый гелий-неоно - вый лазер излучал когерентный свет в инфракрасном спектре на длине вол - ны 1,15 мкм [30]. Через два года Алан Дэвид Уайт (Alan David White) и Дейн Ригден (Dane Rigden) продемонстрировали гелий- неоновый лазер, работающий в види - мом диапазоне спектра на длине вол - ны 632,8 нм [31]. Первые газовые лазеры имели доста - точно большие размеры. Рабочий газ находился в герметичной трубке с зеркальными резонаторами на тор - цах (рис. 6). У этих газовых лазеров были свои недостатки, и прежде всего, небольшие мощности, необходимость криогенного охлаждения, а также непрерывной прокачки газовой смеси. В СССР лазерной тематике уделялось очень большое внимание. Разработки лазеров проводились как в академиче - ских, так и в отраслевых институтах, например, ФТИ имени Иоффе, ФИАН, НИИ-333 (ныне НИИ «Полюс»), НПП «Сапфир», НИИ-311, завод «Старт» и других организациях. Во многом инте - рес к этой теме был связан с мифом о «лучах смерти», способных унич - тожать любые типы ракет. В сорев - новании за первенство в этой обла - сти Советский Союз уступал только США [32]. В 1960-е гг. в ФИАН имени П.Н. Лебе - дева и в ИРЭ АН были разработаны образцы газовых лазеров. В течение следующих нескольких лет в СССР поя - вились собственные конструкции мощ - ных и эффективных аргоновых и угле - кислотных лазеров. Позже советские эксимерные и химические газовые лазеры стали активно использовать в промышленности, приборостроении, медицине, химическом производстве и многих других областях [34]. Однако в начале 1960-х гг. широ - комасштабное внедрение лазеров в повседневную жизнь сдерживалось недостатками существующих кон - струкций, а также невозможностью наладить массовое производство. Необходимы были миниатюрные надёжные сертифицированные лазе - ры, производство которых могло бы быть организовано так, как это выгля - дело тогда для транзисторов. Поэтому понемногу становились всё более актуальными идеи Нико - лая Басова, предложившего в 1961 году использовать для создания твердо - тельных инжекционных лазеров с p-n-переходами «вырожденные полу - проводники» с очень высокой концен - трацией примесей [35]. В таких вырожденных полупро - водниках уровень Ферми находится на расстоянии не более kT от границ разрешённых зон. Поэтому, благода - ря эффекту экранирования примес - ных атомов свободными носителями заряда, энергия ионизации примес - ных атомов снижается практически до нуля [36]. Рис. 6. Лабораторный гелий-неоновый газовый лазер [33]