Êâàíòîâàÿ èíòåðôåðåíöèÿ è ðåçîíàíñíîå ñìåùåíèå ÷àñòîò

Попов А.К., Архипкин В.Г., Мысливец С.А.

Интерференция относится к числу фундаментальных физических явлений и состоит в том, что два колебания с одинаковыми частотами могут усиливать либо подавлять друг друга в зависимости от соотношения их фаз. Явление приложимо к колебаниям любой природы. Например, в оптике оно может проявляться в том, что при освещении поверхности двумя одинаковыми пучками света вместо увеличения освещенности в два раза на одних участках поверхности она полностью исчезает, а на других - возрастает в четыре раза. Оказалось, что подобные процессы возможны и внутри микрочастиц вещества (на квантовых переходах атомов и молекул). Открылись потенциальные возможности манипулировать внутриатомными и внутримолекулярными колебаниями, индуцированными с помощью лазерного излучения, направленно усиливая одни и подавляя другие физико-химические процессы. При этом физические и химические свойства вещества могут претерпевать кардинальные изменения. Такие явления получили название нелинейных интерференционных эффектов. Еще в конце 60х - 70х годах российскими учеными, включая руководителя проекта, были проведены исследования, показавшие принципиальные возможности широких применений резонансных нелинейных интерференционных эффектов, возникающих при взаимодействии лазерного излучения с атомно-молекулярны-ми средами. Некоторые результаты, полученные красноярскими физиками, на 5 - 10 лет опередили соответствующие исследования на Западе. В последние годы, в связи с современным уровнем лазерной техники, исследования в этой области оказались в центре внимания многих западных групп, а индекс цитирования некоторых пионерских работ красноярских физиков превышает 60.

Одно из таких направлений исследований, привлекающих повышенный интерес в современном контексте развития оптической и лазерной физики, состоит в поиске путей расширения диапазона частот лазерного излучения в жесткую ультрафиолетовую и мягкую рентгеновскую области, что чрезвычайно важно для ряда принципиально новых применений с использованием лазерно-индуцированных атомно-молекулярных процессов. Использование обнаруженных закономерностей позволяет в ряде случаев полностью подавить взаимодействие электромагнитного излучения с поглощающими атомами и молекулами и при этом усилить его взаимодействие с излучающими частицами. Отсюда открываются перспективы устранения целого ряда принципиальных трудностей на пути создания рентгеновских лазеров и создания принципиально нового класса лазеров (так называемых лазеров без инверсии заселенностей). Другой подход, основанный также на использовании нелинейных интерференционных эффектов, состоит в существенном усовершенствовании методов нелинейно-оптического преобразования излучений существующих эффективных лазеров в коротковолновые диапазоны путем умножения и сложения их частот в резонансных средах.

Финансовая поддержка Краевой администрации и блестяще организованная работа Краевого фонда науки на уровне лучших мировых стандартов (оценка совпадающая с мнением других наших коллег) позволили продолжить исследования в этом направлении в Институте физики СО РАН и Красноярском госуниверситете, что в свою очередь оказало значительное влияние на подготовку студентов-физиков. Полученный грант позволил выполнить исследования, результаты которых состоят в следующем. Удалось выяснить, что существуют условия, при которых за счет использования квантовых интерференционных эффектов в условиях многократных резонансов лазерного излучения с внутриатомными колебаниями можно значительно подавить поглощение исходного излучения и при этом на много порядков увеличить нелинейно-оптическую генерацию коротковолнового лазерного излучения. Для этого был развит соответствующий теоретический аппарат и выполнен предварительный компьютерный численный анализ некоторых конкретных реалистических экспериментальных схем. Результаты доложены в виде приглашенных и регулярных докладов на Международных конференциях, а также опубликованы в ряде работ (с соответствующими ссылками на поддержку Красноярского краевого фонда науки). Например, они включены в обзорные статьи руководителя проекта, опубликованные в журнале "Известия Российской Академии Наук, серия физическая", (№6, 1996) и Трудах Американского общества по оптической электронике (SPIE, т. 2798). Выясненные закономерности легли в основу дальнейших более детальных исследований группы студентов и аспирантов Красноярского университета, а также планов совместных исследований с коллегами из Германии и Китая.