ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА

Из книг по квантовой электронике и ее применениям можно в настоящее время составить обширную библиотеку. Как правило, это работы, посвященные отдельным вопросам и рассчитанные на сравнительно узкий круг специалистов. Издания более широкого профиля немногочисленны. Среди них заслуживают упоминания двухтомный «Справочник по лазерам» [1] и маленькая энциклопедия «Квантовая электроника» [2]. Монография проф. Ф. Качмарека «Введение в физику лазеров» учебного характера, но по широте охвата материала может соперничать с указанными изданиями. В книге рассмотрены основные физические представления о механизмах лазерного излучения, описано устройство и характеристики различных типов лазеров. Значительная часть монографии посвящена физическим процессам и явлениям, происходящим под действием лазерного излучения, в том числе генерации оптических гармоник, рассеянию света, параметрическим и многофотонным процессам. Большое внимание уделено генерации пикосекундных импульсов и их применению в спектроскопических исследованиях. Кратко рассмотрены вопросы самофокусировки лазерного излучения, электрического пробоя в лазерном пучке, создания высокотемпературной плазмы, дано представление о голографии.

Книга снабжена большим количеством таблиц, в которых приводятся конкретные параметры различных лазеров и лазерных материалов и другие сведения справочного характера. В то же время монографию Ф. Качмарека отличает от изданий типа справочников исторический подход к изложению отдельных вопросов. Почти каждая глава книги (а их 38) начинается с упоминания о пионерских и основополагающих работах, определивших развитие соответствующего направления, причем автор не ограничивается простой ссылкой на эти работы, а излагает их основные результаты, приводит схемы первых экспериментальных установок. Затем следует краткий исторический очерк и дается представление о дальнейшем развитии и современном состоянии исследований в рассматриваемой области. Книга иллюстрирована многочисленными схемами и фотографиями различных лазерных устройств, а также портретами известных ученых, внесших значительный вклад в развитие квантовой электроники.

Ряд разделов книги автор дополнил и переработал специально для русского издания с учетом результатов новых исследований. Однако не все достижения квантовой электроники нашли отражение в книге, да это и трудно сделать в такой бурно развивающейся области физики, какой в настоящее время является квантовая электроника.

Читателю, желающему ознакомиться с последними достижениями квантовой электроники и нелинейной оптики, можно рекомендовать обзоры по отдельным проблемам, публикуемые в журналах «Успехи физических наук», «Квантовая электроника», «Оптика и спектроскопия» и «Природа», а также в журнале «Известия АН СССР. Серия физическая».

Так, следует отметить ряд обзоров по генерации лазерного излучения, а именно: по химическим лазерам [3], газовым лазерам с не когерентной оптической накачкой [4], лазерам на красителях [5, 6] и перестраиваемым лазерам на центрах окраски в ионных кристаллах также обзор по методам генерации излучения в диапазоне 16 мкм, включающий рассмотрение газоразрядных -лазеров, лазеров с оптической накачкой на основе молекулы и ВКР-лазера на параводороде [8].

Состояние исследований и достижения последних лет в области создания полупроводниковых лазеров изложены в монографиях [9, 10]. К нерешенным проблемам в этой области относятся реализация при комнатных температурах тех высоких энергетических характеристик, которые получены при низких температурах, и увеличение надежности лазеров при длительной эксплуатации.

В ряде новых обзоров и монографий рассмотрены активные среды для квантовой электроники и материалы для нелинейной оптики. Описаны свойства лазерных стекол в частности фосфатных [123, иттрий-алюминиевого граната [13] и твердых активных сред для лазеров с повышенными энергетическими характеристиками и миниатюрных лазеров [14]. В справочных обзорах приведены характеристики отечественных и зарубежных лазерных стекол 1151 и нелинейных кристаллов [16]. Оптические материалы для -лазеров рассмотрены в работе [171.

Современное состояние исследований и разработок по традиционным разделам нелинейной оптики освещено в обзорах по нелинейно-оптическому преобразованию частот [18—20], оптическому выпрямлению [21] и параметрическим генераторам света [22].

Прогресс в разработке мощных лазеров непосредственно связан с необычайно широкими возможностями их применения, начиная от фундаментальных исследований и кончая конкретными технологическими применениями на производстве. Современное состояние разработок мощных лазеров в доступной форме изложено в книге [23], в которой рассмотрены установки, работающие в импульсном, непрерывном и импульсно-непрерывном режимах, а также основные области их применения: высокотемпературный нагрев вещества, лазерное разделение изотопов, лазерная реактивная тяга, локация Луны и др.

Возможность контролируемого получения термоядерной энергии в реакции синтеза легких ядер в высокотемпературной плазме интенсивно исследуется физиками многих стран. Один из путей

достижения этой цели — лазерный управляемый термоядерный синтез, при котором для разогрева плазмы используется лазерное излучение. С проблемами и состоянием исследований в этой области можно ознакомиться по обзорам [24—26].

Развитие методов перестройки, контроля и стабилизации частоты излучения лазеров и исследования резонансного взаимодействия мощного лазерного излучения с веществом создали предпосылки, необходимые для решения проблемы лазерного разделения изотопов. В обзоре [27] приведена классификация оптических методов разделения изотопов и рассмотрены возможности и преимущества лазерного излучения. Современное состояние проблемы лазерного разделения изотопов рассмотрено в обзорах [28, 29].

В работе 130] рассмотрена возможность создания лазерного воздушно-реактивного двигателя. Идея такого двигателя заключается в нагреве атмосферного воздуха вблизи специального отражателя ракеты мощным излучением, поступающим с Земли или с какого-либо летательного аппарата.

Современный этап развития лазерной технологии характеризуется дальнейшим расширением областей ее применения, совершенствованием технологического оборудования, повышения его производительности за счет автоматизации и увеличения средней мощности твердотельных и газовых лазеров. В обзоре [31] рассмотрены последние достижения в области лазерной технологии — термообработка, изготовление печатных форм в полиграфии, лазерная эпитаксия, отжиг полупроводников, литография для изготовления сверхбольших интегральных схем.

В последние годы интенсивные исследования в области лазерной физики связаны с получением генерации на электронных переходах двухатомных молекул, которые в фотохимии принято называть эксиплексными. Эксиплексы — химические соединения (комплексные) определенной стехиометрии, устойчивые в возбужденных электронных состояниях и легко диссоциирующие в основном состоянии. Эксимер — это эксиплекс, состоящий из идентичных атомов или атомных групп. Лазеры на переходах эксиплексов и эксимеров называют соответственно эксиплексными и эксимерными. Первый эксимерный лазер был разработан и запущен в Физическом институте им. П. Н. Лебедева АН СССР в 1975 г. После этого появилось большое число работ (главным образом экспериментальных), что в значительной степени объясняется высокими энергетическими характеристиками эксимерных лазеров. Из литературы по эксимерным лазерам назовем две обзорные статьи [32, 33] и книгу [34]. В обзорах дана оценка состояния исследований по созданию эксимерных лазеров [32] и поиску активных сред [33].

Влияние развития нелинейной и когерентной оптики на традиционную оптику рассмотрено в обзоре [35]. Появились новые разделы физической оптики, такие, как квантовая оптика интенсивных

световых потоков и силовая оптика. В квантовой оптике интенсивных световых потоков, тесно связанной с атомной физикой, исследуются процессы соударений атомов в системах с изменяющейся во времени энергетической структурой. В силовой оптике изучаются явления, возникающие под воздействием экстремально больших плотностей световых потоков (фазовые переходы, термоупругие напряжения, деформационные и ударные волны, оптический пробой) и приводящие к нарушению целостности сред, через которые распространяются такие потоки.

Ряд традиционных разделов оптики приобрел новый облик. Примером может служить спектроскопия, в которой используются и монохроматическое излучение лазеров, и его пространственная когерентность, и возможность получения коротких импульсов большой мощности [36].

Наконец, упомянем еще две книги, посвященные более общим вопросам,— монографию [37] и учебное пособие [38].

Приведенный весьма сжатый перечень работ преимущественно обзорного характера свидетельствует о том, насколько широкой областью исследований стала сейчас физика лазеров. Мы надеемся, что эти работы могут быть использованы читателем для более глубокого изучения вопросов, обсуждаемых в книге Ф. Качмарека.

Профессор Ф. Качмарек возглавляет факультет квантовой электроники в Университете им. Адама Мицкевича в Познани, он активно работает в области квантовой электроники с 1963 г. Его связывают тесные научные контакты с советскими учеными, он был участником многих всесоюзных и международных конференций в СССР, организатором конференций по квантовой электронике и нелинейной оптике в Польше, в которых активно участвовали и советские физики.

Польские ученые внесли заметный вклад в развитие квантовой электроники и нелинейной оптики, что нашло достаточно полное отражение в этой книге.

Книга написана простым языком, она охватывает материал большинства разделов квантовой электроники и нелинейной оптики и представляет несомненный интерес для широкого круга молодых специалистов, студентов, инженеров и техников, в той или иной мере соприкасающихся в своей работе с получением и применением лазерного излучения.

М. Бухенский

ЛИТЕРАТУРА

(см. скан)

(см. скан)

ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ

Я искренне рад изданию моей книги на русском языке. Книга написана главным образом для студентов и начинающих научных сотрудников. Она охватывает довольно широкий круг вопросов квантовой электроники и нелинейной оптики, поэтому большинство из них изложено кратко. Впрочем, в соответствии со своим названием книга представляет собой лишь введение к более углубленному изучению предмета. Как правило, я стремился обращаться к первоисточникам. Во многих случаях необходимые материалы были предоставлены мне непосредственно авторами, открытия которых явились весомым вкладом в развитие квантовой электроники и нелинейной оптики. В числе создателей лазерной физики и нелинейной оптики — большая группа советских ученых во главе с академиками Н. Г. Басовым и А. М. Прохоровым, и я надеюсь, что книга окажется полезной и для советских читателей. Я хотел бы поблагодарить Научный совет АН СССР по проблеме «Когерентная и нелинейная оптика» за интерес к моей работе. Хочу выразить особую благодарность редактору перевода М. Ф. Бухенскому, переводчику В. Д. Новикову и редакции литературы по физике издательства «Мир».

Франтишек Качмарек

Познань, май 1980 г.