АО «НИИ «Полюс» им. М.Ф.Стельмаха»

Наш мировой приоритет в CARS-спектроскопии был обеспечен В.Г.Дмитриевым


А.И. Холодных

Начало нового направления нелинейной спектроскопии — активной спектроскопии комбинационного рассеяния (АСКР), которая впоследствии стала более известна как Coherent antistokes Raman spectroscopy (CARS).

В 1971 году на физфаке МГУ на кафедре волновых процессов Рема Викторовича Хохлова в кооперации с НИИ «Полюс» был разработан и создан квазипериодический параметрический генератор света (ПГС) на кристалле LiNbO3 с накачкой от лазера типа ЛТИ-ПЧ, что явилось главным результатом моей (А.И.Холодных) кандидатской диссертации. Когда С.А.Ахманов формулировал передо мной задачу срочной разработки ПГС, принцип работы которого был экспериментально продемонстрирован А.И.Ковригиным только накануне на макете с кристаллом KDP, он обосновывал ее необходимостью развития нелинейной спектроскопии четырехволнового смешения, в которой источник света с перестраиваемой частотой являлся ключевым элементом. Высокая частота повторений импульсов (до 100 Гц), сравнительно узкая линия генерации и непрерывная перестройка длины волны в области «отпечатков пальцев» — резонансов молекулярных колебаний — делала такой источник весьма перспективным для научных и практических исследований как в линейной, так и нелинейной ИК-спектроскопии.

После демонстрационных экспериментов по спектроскопии четырехфотонного взаимодействия в среде Терхьюна (Terhune) в 1965 г. с набором нескольких пар бигармонической накачки, которые он получал при вынужденном комбинационном рассеянии в ряде сред, было понятно, что реальная нелинейная спектроскопия возможна только с использованием перестраиваемого по длине волны источника с характеристиками лазерного излучения, например ПГС. Поэтому одним из первых применений такого ПГС стало его использование в нелинейной спектроскопии комбинационного рассеяния — в методе АСКР, который теоретически разрабатывался Н.И.Коротеевым в его кандидатской диссертации под руководством С.А.Ахманова.

Наш общепризнанный мировой приоритет в развитии принципиально нового метода нелинейной спектроскопии — спектроскопии четырехволнового смешения — был, несомненно, обеспечен Валентином Георгиевичем Дмитриевым, который был тогда молодым руководителем отдела НИИ «Полюс». В.Г.Дмитриеву удалось убедить руководство НИИ и его директора, Митрофана Федоровича Стельмаха, в необходимости научно-технической поддержки нового направления нелинейной спектроскопии группы профессора С.А.Ахманова на площади НИИ, который располагал более мощными лазерами. В.Г.Дмитриев организовал проведение эксперимента на базе своего отдела, лучше оснащенного в техническом плане, чем наша кафедра, что позволило нам опубликовать первые результаты (С.А.Ахманов, В.Г.Дмитриев, А.И.Ковригин, Н.И.Коротеев, В.Г.Тункин, А.И.Холодных. Активная спектроскопия комбинационного рассеяния с помощью квазинепрерывного перестраиваемого параметрического генератора. Письма в ЖЭТФ, 15, № 10. 20 мая 1972 г., стр. 600—604, см. также S.A.Akhmanov, V.G.Dmitriev, A.I.Kovrigin, N.I.Koroteev, V.G.Tunkin, A.I. Kholodnykh, «Nonlinear and Active Spectroscopy with Tunable Parametric Oscillators», IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol.QE-8, p. 524 (1972)) на 2 месяца раньше наших (в научном смысле) конкурентов (Yablonovich E., Flytzanis C., Bloembergen N.: Phys. Rev. Letters 29, 865 (1972)).

Мы, вернее я, т.к. у Коли Коротеева не было допуска в НИИ «Полюс», получил возможность использовать оптический стенд Пети Зудкова на время его отпуска. Разнообразные оптические элементы, имеющиеся в наличии, и дружеская поддержка В.Г.Дмитриева и других сотрудников отдела, несомненно, способствовали достижению цели — первой регистрации спектра четырехволнового смешения в кристалле кальцита при бигармонической накачке колебательного резонанса.

Следует заметить, что в экспериментальной работе, как обычно, возникла масса технических проблем, проверок и перепроверок результатов. Поэтому эксперимент затянулся, Петя вернулся из отпуска и готов был продолжать свою плановую работу на установке, которую я «оккупировал» «на время» до первого требования. Насколько я помню, я кормил его «завтраками» (при поддержке Валентина Георгиевича) ещё недели две, а он старался сдерживаться. В конце концов в однy из пятниц из-за накопившихся дел на кафедре я не появился в лаборатории НИИ. Потрясение случилось в понедельник, когда я увидел все оптические элементы, недавно обеспечивающие четырехволновое смешение, на оптическом столе аккуратно сложенными на полке. Слабым утешением в этот момент послужило разрешение Валентина Георгиевича взять эти оптические элементы на время (как потом оказалось, в большинстве своём навсегда) для продолжения эксперимента уже на кафедре в МГУ. Это позволило достаточно быстро воссоздать экспериментальный стенд, ещё и ещё раз повторить результаты и опубликовать их, как оказалось, первыми в мире.

В результате АСКР (CARS) стало одним из главных направлений на нашей кафедре больше, чем на добрый десяток лет. Мы всегда вспоминали ту «фору» в 2 месяца, которую мы получили благодаря своевременной и эффективной поддержке Валентина Георгиевича. Наше плодотворное сотрудничество продолжалось и в дальнейшем по разным направлениям нелинейной оптики, но это уже другая история.

Выпускник кафедры «Волновых процессов» физфака МГУ 1969 г. А.И.Холодных сейчас является Research Scientist, Center for Biomedical Engineering, University of Texas Medical Branch, Galveston, Texas, USA.

Почтовый адрес
РФ, 117342, г. Москва,
ул. Введенского, д. 3, корп. 1
Телефон и факс
Телефон:
+7 495 333-91-44
Факс:
+7 495 333-00-03
Интернет
E-mail:
bereg@niipolyus.ru
Skype:
niipolyus