Научная школа нелинейной оптики в Московском университете

К 60-летию научной школы нелинейной оптики в Московском университете

В 2022 году лазерная физика отмечает два юбилея в своей истории — 60-летие создания Р. В. Хохловым и С. А. Ахмановым всемирно известной научной школы нелинейной оптики в Московском университете и 55-летие одного из наиболее значимых достижений этой школы — открытия спонтанного параметрического рассеяния света (СПР). Профессор физического факультета МГУ, академик Р. В. Хохлов и американский физик Н. Бломберген по праву считаются основателями нелинейной оптики. В 1981 году за вклад в лазерную спектроскопию, включающий создание нелинейной оптики, Н. Бломберген получил Нобелевскую премию, возможно, получил бы и Р. В. Хохлов, если бы трагические события при восхождении на пик Коммунизма не оборвали его жизнь в августе 1977 года.

Считается, что нелинейная оптика ведёт свою историю с 1961 года, когда был обнаружен эффект удвоения частоты излучения рубинового лазера [Franken P. A., Hill A. E., Peters C. W., Weinreich G. // Phys. Rev. Lett. 1961. 7. P. 118.]. Однако значительно раньше (в 1950 году) была зафиксирована нелинейность поглощения (отклонение от закона Бугера) мощного излучения конденсированной искры при его распространении через урановое стекло. Эффект описан в книге С. И. Вавилова «Микроструктура света» и там же введён термин «нелинейная оптика».

Научная школа нелинейной оптики в Московском университете берёт своё начало в 1962 году, когда профессором кафедры теории колебаний Р. В. Хохловым и доцентом кафедры физики СВЧ С. А. Ахмановым была сформирована на физическом факультете группа из сотрудников, аспирантов и студентов этих кафедр, перед которой была поставлена задача исследования нелинейных явлений в оптике, ставших возможными с изобретением лазеров. Особое место в ряду этих эффектов Хохлов и Ахманов отводили параметрической генерации света — созданию устройства (параметрического генератора света, ПГС), обеспечивающего плавную широкодиапазонную перестройку длины волны лазерного излучения. Идея ПГС с перестройкой длины волны излучения была выдвинута ими в 1962 году в работе [Ахманов С. А., Хохлов Р. В. // ЖЭТФ. 1962. 43. С. 351] и тогда же Н. Кроллом [Kroll N. // Phys. Rev. 1962. 127. P. 1207] (вопросы параметрического усиления и параметрической генерации света обсуждались также в работе Р. Кингстона [Kingston R. // Proc. IRE. 1962. В50. P. 472.], но без указания на возможность создания источника когерентного оптического излучения с перестраиваемой длиной волны). Как неоднократно подчёркивал Р. В. Хохлов, параметрическая генерация была единственным способом перестройки длины волны, без чего было бы невозможным применение лазеров в науке и технике (в дальнейшем были изобретены и другие способы перестройки длины волны лазерного излучения, но тогда, в начале 60-х годов прошлого века, это было так). Задача реализации идеи ПГС решалась одновременно с исследованиями и других нелинейных эффектов в оптике — генерации гармоник, вынужденного комбинационного рассеяния, самофокусировки, а несколько позже — когерентной антистоксовой рамановской спектроскопии (КАРС), нелинейной лазерной флуориметрии и др., что сформировало новое научное направление — нелинейную оптику. Команда Хохлова-Ахманова успешно работала практически на всех участках этого фронта, тем самым создавая школу нелинейной оптики в Московском университете. Уже в 1964 году (всего через два года после создания группы!) была опубликована монография «Проблемы нелинейной оптики» (Ахманов. С. А., Хохлов Р. В., 1964.), в основном, по результатам собственных исследований группы Хохлова-Ахманова. Монография «Нелинейная оптика» будущего Нобелевского лауреата Н. Бломбергена, с которым у Р. В. Хохлова установились тёплые дружеские отношения, была опубликована позже. В 1965 году Р. В. Хохлов и С. А. Ахманов организовали первый симпозиум по нелинейной оптике, который прошёл в Белоруссии, на озере Нарочь. Эти симпозиумы, бессменным председателем которых был Р. В. Хохлов, стали проводиться ежегодно — в столицах союзных республик, Ленинграде и Новосибирске, тем самым расширяя и укрепляя научную школу нелинейной оптики, возглавляемую Р. В. Хохловым.

В том же 1965 году Р. В. Хохлов и С. А. Ахманов оформляют свою группу как новую кафедру — получившую мировую известность кафедру волновых процессов как базу формируемой ими учебно-научной школы нелинейной оптики в Московском университете. В 1973 году С. А. Ахманов занимает позицию заведующего кафедрой общей физики для мехмата, после ухода из жизни её основателя и руководителя Сергея Павловича Стрелкова. Вместе с С. А. Ахмановым перешли на эту кафедру несколько ведущих сотрудников кафедры волновых процессов. С их помощью Сергей Александрович очень быстро переформатировал тематику кафедры общей физики для мехмата на нелинейную оптику. Таким образом, школа нелинейной оптики продолжала своё развитие на двух кафедрах. В августе 1977 года произошла трагедия: в результате драматических событий, разыгравшихся при восхождении группы Р. В. Хохлова на пик Коммунизма, ушёл из жизни Рем Викторович Хохлов, ему только что исполнился 51 год. Через несколько месяцев после этого последовала реорганизация двух кафедр, основной тематикой которых была нелинейная оптика, на их базе возникли кафедра квантовой радиофизики (переименованная позже в кафедру квантовой электроники) во главе с академиком Л. В. Келдышем и кафедра общей физики и волновых процессов (ОФиВП) во главе с С. А. Ахмановым. Эти кафедры продолжают успешно, в дружбе и согласии, работать и поныне, постоянно расширяя научную тематику, продолжая развивать школу нелинейной оптики. Её воспитанники работают как на этих кафедрах, так и в других ведущих университетах мира.

Ученые физического факультета внесли огромный вклад в развитие нелинейной оптики, который был отмечен государственными наградами нашей страны. Ленинской премии (высшей награды СССР за научную деятельность) были удостоены С. А. Ахманов, Р. В. Хохлов, А. П. Сухоруков, Государственных премий СССР и РФ — O. A. Акципетров, Э. С. Воронин, Ю. А. Ильинский, П. K. Кашкаров, Д. Н. Клышко, А. И. Ковригин, В. И. Панов, А. Н. Пенин, В. С. Соломатин, А. П. Сухоруков, В. В. Фадеев. Ломоносовские премии за работы в области нелинейной оптики в разное время присуждались В. А. Алешкевичу, С. А. Ахманову, В. И. Емельянову, В. П. Кандидову, А. В. Козарю, Н. И. Коротееву, В. А. Макарову, А. П. Сухорукову, Р. В. Хохлову, А. С. Чиркину.За эти годы в МГУ было подготовлено большое число специалистов, активно работающих в области нелинейной оптики и лазерной физики в нашей стране и за рубежом. Среди них — лауреат Ленинской премии Н. Ф. Пилипецкий, лауреаты Государственной премии СССР В. Г. Дмитриев, Б. Я. Зельдович, И. Г. Зубарев, А. С. Пискарскас, Т. Усманов. Успехи в воспитании научных кадров отмечены в 2003 г. премией Президента РФ в области образования. Она присуждена Л. В. Келдышу, В. А. Макарову, В. В. Михайлину.

В блоке, посвящённом юбилею школы нелинейной оптики в Московском университете, представлено несколько заметок, иллюстрирующих (но далеко не исчерпывающих) научные направления, развиваемые этой школой, и уровень её главной «продукции» — воспитанников школы. Среди этих заметок — рассказ об истории открытия спонтанного параметрического рассеяния света — открытия, в котором ключевую роль сыграл профессор кафедры волновых процессов, а затем кафедры квантовой радиофизики/квантовой электроники Давид Николаевич Клышко. Р. В. Хохлов, С. А. Ахманов, Л. В. Келдыш, Д. Н. Клышко — выдающиеся учёные, работы которых определили мировой уровень школы нелинейной оптики в Московском университете.

Пионеры Нелинейной оптики. Визит Нобелевского лауреата Ч. Таунса в МГУ. В первом ряду (сидят): Л. С. Корниенко, Р. В. Хохлов, Ч. Таунс, С. А. Ахманов. Стоят: ученики Р. В. Хохлова и С. А. Ахманова, сформировавшие стартовый состав их команды. Правый крайний во втором ряду — один из ближайших сподвижников Р. В. Хохлова Э. С. Воронин

Заведующий кафедрой общей физики и волновых процессов профессор В. А. Макаров,

профессор кафедры квантовой электроники, ветеран кафедры волновых процессов В. В. Фадеев