Мейман построил и запустил свой первый твердотельный лазер 16 мая 1960 года. Активным веществом в его устройстве служил рубиновый цилиндрический стержень, а возбуждение осуществлялось с помощью оптической накачки (ламп фотовспышки). Для обеспечения в кристалле рубина инверсной населенности энергетических уровней лампы работали в режиме сверхъярких коротких импульсов
Работы по лазерам в лаборатории люминесценции ФИАН возникли по инициативе Н. Г. Басова. осенью 1960 года, вызванной тем, что, начиная с 1958 года, когда Шавлов и Таунс, а также Прохоров опубликовали статьи о перспективности получения генерации в оптической области спектра с использованием индуцированного излучения, а затем американскими учеными (Мейманом и другими) в 1960 году были получены обнадеживающие результаты с рубином. М. Д. Галанин с радостью откликнулся на это предложение и он сам, Зоя Афанасьевна Чижикова и я занялись этой проблемой. В начале мы повторили опыты американцев по обнаружению изменения населенности верхнего уровня хрома при накачке импульсной лампой. Поскольку эти результаты были повторением американских опытов, то они опубликованы не были, а вошли только в закрытый отчет 1960 года. В начале 1961 года появились публикации Меймана о получении оптической генерации в рубине (как стало понятно потом, он получил еще не генерацию, а только усиление люминесценции индуцированным излучением — сверхлюминесценцию). Настоящая, «пичковая» генерация в рубине была получена в работе группы Шавлова, опубликованной тоже в 1961 году, но позднее работы Меймана. Весной 1961 г. наша группа создала собственно лазерную установку, в которой образец рубина с концентрацией хрома 0,05 % и длиной 4 см накачивался 2 импульсными лампами в кожухе с напылением MgO.
На этой установке мы добились генерации 18 сентября 1961 года (через 5 месяцев после публикации Меймана 1961 г.). Подробное описание лазера было дано в закрытом отчете ФИАН в декабре 1961 года. После исследования когерентных свойств излучения нашего лазера мы опубликовали статью в ЖЭТФ, т. 43, № 7, за 1962 г.
М. Д. Галанин, А. М. Леонтович, З. А. Чижикова
Эта была первая публикация в Советском Союзе по эксперименту с оптическим генератором. Продолжая эту работу, мы опубликовали также заметку о пичковом режиме рубинового лазера в «Оптике и спектроскопии», т. 14 № 2, за 1963 г. (авторы — Галанин, Леонтович, Свириденков, Сморчков, Чижикова). В этой и следующей работе, которые были доложены на 3-й международной конференции по квантовой электронике, проходившей в Париже в феврале 1963 года, нами было показано, что режим пульсаций и когерентность излучения взаимно связаны.
Фотографировали мы также и «модные картинки», т.е. распределение интенсивности излучения в поперечном сечении при генерации одного типа колебаний — моды.
Оно хорошо укладывалось в теоретическое распределение, если считать, что резонатор аналогичен резонатору со сферическими зеркалами. Эта «сферичность» возникала как из-за начальных оптических неоднородностей образцов рубина, так и из-за термо-оптических искажений, вызванных светом накачки.
Наша работа вызвала большой интерес не только в нашем институте, но и физиков других научных учреждений Союза, которые приходили к нам за консультациями и опытом. Однажды Николай Геннадьевич привел к нам и Д. Ф. Устинова, бывшего тогда правда еще не министром обороны, а председателем комитета по военной технике, или что-то в этом роде, и мы прожигали лазером для него бритвы. По-видимому, Басов пытался убедить Устинова начать строить лазерную противоракетную установку. Как я недавно прочитал в одной публикации (П. В. Зарубин, КЭ, 32, № 12, 2002) это ему удалось и такое гигантское и очень дорогостоящее устройство было построено (в районе Балхаша), и даже именно на сменных 192-х рубинах, но не как оружие, а как локатор, но сейчас оно никак не используется, и спокойно ржавеет.
Эти и дальнейшие исследования, посвященные также и режиму гигантского импульса составили предмет моей докторской. В них, кроме упомянутых, участвовали также молодые научные работники Попова, Ведута, Коробкин, Щелев, Бельский, Можаровский и другие. На материале этих работ все они защитили свои кандидатские диссертации.
На первых этапах нашей работы много внимания было отдано качеству рубиновых образцов (как оптического, так и в отношении примесей), к которому предъявляются высокие требования. В ФИАНе не было соответствующей аппаратуры для изготовления рубина и мы получали его из 2-х мест — из Института кристаллографии и из «почтового ящика», который снабжал до этого мазерные работы, и мы пробовали и те, и другие. Причем рубины как раз из Института кристаллографии не заработали. А загенерировали образцы из почтового ящика. Но, по-видимому, в Институте кристаллографии подумали о том, что генерацию мы получили на их кристаллах, а от них мы это скрыли. Поэтому потом у нас очень сильно охладились отношения с Институтом кристаллографии и никаких кристаллов мы потом получить от них не смогли.
Весной 1961 года, не добившись успеха ни с теми, ни с другими кристаллами, мы ушли в отпуск на лето, отдав кристаллы Федюшину (нашему аспиранту) и Пашинину (из Прохоровской лаборатории) с которыми они продолжали эксперименты. Генерацию на них они получить не смогли. Вернувшись из отпуска, мы более серьезно взялись за проверку свойств рубинов (в основном с помощью интерферометра Майкельсона) и после этого смогли получить генерацию. В это же время в нашем распоряжении оказался и американский образец рубина, (полученный по закрытой линии), генерацию от которого мы также получили, примерно с теми же параметрами, что и с нашими образцами.
Тогда был какой-то предрассудок насчет формы образцов — все первые рубины были в форме параллелепипедов, и американские, и наши. Это, по-видимому, было наследие от мазерной эры. Может быть также, сыграла свою роль и одна работа Прохорова, в которой обсуждался вопрос о резонаторе для оптических генераторов, и в ней резонаторы другой формы не рассматривались. А потом было понято, что это не играет роли, что важна только параллельность торцов этих кристаллов, на которые тогда и наносились зеркала. Потом появились образцы цилиндричесой формы, и также, когда стали применять внешние зеркала — с брюстеровскими торцами.
Как я сказал выше, мы занялись исследованием хаотических пульсаций излучения при генерации. В процессе этого исследования я рассчитывал на ЭВМ модели, и в некоторых из них очень близко подошел к результатам, которые потом были получены математиком Лоренцом, открывшего явление так называемого странного аттрактора (тоже путем расчетов на ЭВМ). Это одно из крупнейших математических открытий нашего времени и сейчас его исследуют многие математические школы мира, занимающихся теорией хаоса (у нас особенно интенсивно — нижегородская школа Андронова). Я об этом узнал только позднее. Интересно, что в ФИАНе аналогичные результаты были получены в работах Ораевского, также занимавшегося теоретически проблемой хаотических пульсаций.
В конце концов оказалось, что хаос в пульсациях не имеет отношения к проблеме странного аттрактора, а обусловлен тепловыми нестабильностями термических и оптико-механических свойств при нагревании той же лампой, что осуществляет и оптическую накачку.
| 
