ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА

В 1985 г. мировая научная общественность отметила 5-летний юбилей создания лазеров. За это время лазер превратился из уникального лабораторного устройства в мощный инструмент для научных исследований и послужил основой для возникновения ряда новых направлений науки и техники. Теперь можно без преувеличения утверждать, что создание лазеров является одним из крупнейших достижений научной мысли XX века, последнюю четверть которого можно назвать эпохой лазерной технологии.

В настоящее время среди широкого спектра различных лазеров два класса занимают доминирующее положение в области практических применений — это лазеры на кристаллах и стеклах и газовые лазеры. Именно с создания лазеров этих двух классов — рубинового и гелий-неонового — началось развитие лазерной техники.

В последние годы в связи с развитием волоконно-оптических систем связи резко выросла также роль инжекционных полупроводниковых гетеролазеров.

На сегодняшний день газовые лазеры перекрывают весь спектральный диапазон излучения — от вакуумного ультрафиолета до дальнего инфракрасного и субмиллиметрового. Они обладают рекордными энергетическими характеристиками; мощность их излучения в непрерывном режиме достигает сотен киловатт, энергия в импульсе — десятков килоджоулей, а импульсная мощность — десятков тераватт. В литературе уже обсуждаются проекты лазерных установок для лазерного управляемого термоядерного синтеза с энергиями в импульсе 1—10 мегаджоулей и средней мощностью излучения в десятки мегаватт.

Газовые лазеры малой мощности, но с предельной стабильностью частоты излучения, используемые в качестве стандартов частоты, длины и времени, имеют рекордную степень когерентности излучения.

Это лишь два примера, которые иллюстрируют замечательные характеристики газовых лазеров, нашедших широкое применение в физике, электронике, биологии, медицине, связи, химии и ряде других областей, в том числе в машиностроении.

Основой успеха в разработке и создании этого класса лазеров послужило детальное изучение элементарных процессов физики атомных и молекулярных столкновений. В свою очередь бурное развитие лазерной техники резко ускорило исследования в этой области физики. Интенсивному экспериментальному и теоретическому анализу были подвергнуты процессы колебательной, вращательной и V — Т-релаксации, процессы прилипания, ион-ионной и электрон-ионной рекомбинации, а также процессы электронного возбуждения атомных и молекулярных уровней. Новый этап начался в исследованиях кинетики химических реакций. За последние десять лет развернулись работы по изучению кинетики молекулярных объектов, до этого вообще не известных науке, — эксимерных и эксиплексных молекул. Известно, что эксимерные лазеры в настоящее время являются очень перспективным направлением как благодаря возможности создания перестраиваемых источников излучения в ультрафиолетовой и видимой областях спектра, так и в связи с тем, что эти системы могут потенциально обеспечивать очень высокий кпд.

Перечисленный круг вопросов и составляет содержание предлагаемой читателю коллективной монографии, написанной рядом крупных американских специалистов, продолжающих интенсивно работать в области газовых лазеров. Основное достоинство книги, помимо того обширного и конкретного материала, который в ней содержится, состоит в том, что авторы стремились дать обзор самых последних результатов и полно представить литературу. Удачным можно считать и охват различных вопросов проблемы — от рассмотрения фундаментальных кинетических процессов до анализа работы конкретных типов газовых лазеров.

I Учитывая быстрые темпы развития работ в данном направлении, следует отметить те новые успехи, которые были достигнуты в области газовых лазеров после того, как было опубликовано американское издание книги. Например, необходимо упомянуть о волноводных С02-лазерах, использующих капиллярные разряды; эта область в настоящее время развивается очень активно. Весьма большой интерес сейчас представляет разработка плазменных рекомбинационных лазеров, рассмотрение принципа действия и основных процессов которых было бы естественным продолжением материала, изложенного в шестой главе данной книги; [это используется для создания плазменных лазеров на парах металлов, на переходах инертных газов и атомарного водорода. В последнее время это направление привлекает особенно пристальное внимание в связи с универсальностью рекомбинационных схем накачки для ионов

с зарядом различной кратности, что открывает перспективу продвижения во все более коротковолновый диапазон за счет использования ионов все более высокого заряда. Созданные ранее системы на рекомбинирующей плазме в быстрых разрядах дополнились новыми лазерами на рекомбинирующей лазерной плазме. Совсем недавно удалось получить весьма высокие коэффициенты усиления на рекордно коротких длинах волн в плазме неоноподобных ионов селена (206,3 и 209,6 А) и иттрия (154,9 и 157,1 А), и теперь можно говорить об освоении диапазона волн мягкого рентгеновского излучения. Это направление работ рассматривается в книге: Гудзенко Л. И., Яковленко С. И. Плазменные лазеры. — М.: Наука, 1978, которая удачно дополняется обзорной статьей в журнале: Известия АН СССР. Серия физическая, 1984, т. 48, № 8, с. 1626.

Настоящая книга существенно дополняет имеющуюся оригинальную и справочную литературу по данной тематике. Она будет полезна для исследователей, занимающихся разработкой газовых лазеров, для научных работников и инженеров, специализирующихся в области атомной и молекулярной физики, квантовой электроники, спектроскопии, а также для студентов и аспирантов соответствующих специальностей.

П. П. Пашинин

ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРОВ ПЯТИТОМНОГО ИЗДАНИЯ «ПРИКЛАДНАЯ ФИЗИКА АТОМНЫХ СТОЛКНОВЕНИЙ»

Исследования в области атомной физики и особенно в области физики атомных столкновений после второй мировой войны начали развиваться с неудержимой скоростью. Необычайно быстрое увеличение новой информации по процессам атомных столкновений оказало сильное влияние на решение многих задач фундаментальной и прикладной физики, а также химии. Так, для полного понимания физики планетарных и звездных атмосфер, включая атмосферы Земли и Солнца, необходимо иметь подробные данные о скоростях огромного числа реакций с участием атомов и молекул. Работа газовых лазеров определяется разнообразными столкновительными процессами между атомами и молекулами, поэтому для конструирования лазеров важно знать соответствующие скорости реакций. В будущем высвобождение энергии с помощью управляемого термоядерного синтеза приведет к возможности создания эффективного и неисчерпаемого источника энергии. Многие аспекты сложных методов, имеющих отношение к термоядерному управляемому синтезу, определяются реакциями с участием атомов и молекул. Кроме того, многие приложения физики столкновений связаны с изучением конденсированных сред.

Быстрое развитие этих главных направлений обусловлено накоплением данных и более глубоким пониманием соответствующих процессов, которое обеспечивает физика атомных столкновений. Существуют также многие другие, меньшие по масштабам, области исследований, в которых физика атомных столкновений играет весьма важную роль.

В этих пяти томах мы намеревались дать представление о широком диапазоне уже реализованных приложений физики атомных

столкновений и о тех дополнительных требованиях, которые предъявляются к будущим приложениям. В т. 1 рассматривается физика атмосферы и астрофизика, т. 2 посвящен управляемому термоядерному синтезу, т. 3 — физике лазеров, т. 4 — конденсированным средам, а т. 5 — различным частным приложениям.

Во всех случаях особое внимание уделяется рассмотрению этих приложений и тех разделов физики атомных столкновений, которые имеют к ним отношение. Однако дается также достаточная основа для формирования ясного представления о том, что уже сделано и что еще предстоит выполнить в последующих работах по физике атомных и молекулярных столкновений.

Мы весьма обязаны издательству «Академик Пресс» за предоставленную нам возможность получать необходимую помощь в любой момент времени.

Г. Месси И. Мак-Даниель Б. Бедерсон