Navigation

Квантовая электроника и микроэлектроника

Исследования в области квантовой электороники и микроэлектроники проводятся сотрудниками двух подразделений НИИЯФ МГУ:
  • Отдела физических поблем квантовой электроники (ОФПКЭ, заведующий - профессор Л.С. Корниенко)
  • Отдела микроэлектроники (ОМЭ, заведующий - профессор А.Т. Рахимов)


Развитие исследований в области квантовой электроники в институте связано с именем лауреата Нобелевской премии академика А.М. Прохорова. Им была основана лаборатория радиоспектроскопии, где впервые в нашей стране создан квантовый парамагнитный усилитель. В дальнейшем продолжением этих работ явилась разработка ряда высокочувствительных квантовых усилителей и их внедрение в системы дальней космической связи и в радиоастрономию. Работы, проводившиеся в этот период, образуют фундаментальный цикл исследований, которые внесли весомый вклад не только в квантовую электронику радиодиапазона волн, но и в физику твердого тела и магнетизма, привели к получению ряда новых, принципиальных результатов в области ЭПР и спин- решеточной релаксации в примесных кристаллах. Они оказались важными и на следующем этапе развития квантовой электроники, связанном с появлением лазеров. В ходе этих исследований был развит ряд оригинальных методов, основанных на изучении процессов спин-решеточной релаксации, изменения спектров ЭПР под действием ионизирующего излучения.

В области квантовой электроники оптического диапазона волн велись работы по исследованию свойств новых активных материалов (кристаллов и стекол) и разработка на их основе новых конструкций лазеров.

Обширный цикл работ проделан по изучению режимов генерации и спектральных свойств твердотельных лазеров, содержащих в резонаторе оптическую линию задержки. Это позволило варьировать эффективную длину их резонатора в широком диапазоне, что важно для регулировки длительности, частоты следования и энергии пучков излучения. Наиболее существенное место в направлении этих исследований занимает изучение свойств лазеров с кольцевыми резонаторами, а важнейший и принципиальный результат их - возможность использования лазеров с одноуширенной линией усиления для создания гироскопических устройств, выявление режимов генерации таких лазеров, наиболее эффективных для этих целей. В исследовании непрерывно действующих твердотельных лазеров институт занимает одно из ведущих мест в мире. К числу достижений, полученных в последние годы, следует также отнести разработку твердотельных лазеров нового поколения - малогабаритных чип-лазеров с полупроводниковой накачкой. Их высокая стабильность и большой КПД открывают широкие возможности для решения ряда прикладных задач (квантовые стандарты частоты, оптическая связь, лазерная гироскопия и др.).

Изучение теплового воздействия мощного лазерного излучения на прозрачные диэлектрики привело к развитию исследований, актуальность которых определяется как задачами силовой оптики и потребностями современной технологии - лазерной обработки материалов, так и фундаментальными проблемами физики неупорядоченной конденсированной среды. Изучение локального импульсного лазерного нагрева, протекающего при высоком давлении, позволило проверить различные теоретические модели и получить новую информацию о поведении стекла в экстремальных условиях, модель неустойчивости среды (стекла). Впервые экспериментально реализован и исследован квазинепрерывный оптический разряд в конденсированной среде, представляющий интерес как новый метод генерации неидеальной плазмы в малоизученной области параметров, простирающейся от плотного пара до жидкости. Установлено, что плотная плазма оптического разряда, инициируемого и поддерживаемого лазерным излучением у поверхности или в объеме конденсированных сред, является эффективным источником образования фрактальных структур, таких как "гигантские" фрактальные кластеры, фрактальные нити и клубки. Методами оптической и микроволновой диагностики для болшого числа различных соединений и композитов выявлено существование в плазме разряда перколяционного перехода, корелирующего с концентрационной зависимостью эффективности фракталообразования.

Исследованиям воздействия на кристаллы и стекла ионизирующих излучений, позволили выработать рекомендации для повышения стойкости материалов к такому воздействию. Выводы основаны на результатах изучения физических процессов, при котором сочетались методы микроволновой и оптической спектроскопии и метод фотостимулированной термолюминесценции.

Ведутся исследования в области ядерного магнитного резонанса (ЯМР), связанные с изучением свойств квантовых устройств, называемых спиновыми генераторами или спиновыми стабилизаторами. Предложены, реализованы и исследованы механизмы функционирования более десяти оригинальных схем таких устройств, изучены возможности их использования для различных целей: в фундаментальных физических исследованиях и для создания приборов новой техники. Созданы приборы, образующие новое поколение сверхчувствительной магнитометрической аппаратуры - магнитометры на оптически ориентированных атомах, обладающие чувствительностью на уровне 10-13 - 10-14 Тл, что приближается к чувствительности СКВИД-магнитометров. Разработанные лабораторные макеты портативных, дешевых в производстве и надежных ядерных гироскопов позволяют измерять угловую скорость суточного вращения Земли с точностью до 1 процента. Радиоспектрометр, работающий на основе двойного радиооптического резонанса, фиксирует изменение расстояния между зеемановскими подуровнями атомов на уровне 10-7 Гц.

Созданные устройства и развитые методы позволили осуществлять уникальные исследования по поиску нового фундаментального взаимодействия - немагнитного дальнодействия спинов атомов (арионное дальнодействие) и эксперименты по обнаружению дипольного момента атомных ядер. Исследования газовых лазеров - бурно развивающееся направление науки. За последние годы увеличены мощности генерируемого излучения и повышен их КПД. Высокой энергией излучения и большим КПД отличается лазер, работающий на CO2. В таком лазере для генерации света используется несамостоятельный разряд, поддерживаемый внешним источником ионизирующего излучения. Идея применения несамостоятельного разряда с внешним источником ионизации для генерации света впервые была выдвинута в НИИЯФ.


Navigation
WM Copyright © 2000 Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics of MSU (LCM)