Зажигая луч света в науке

Как сегодня живут молодые ученые? И почему люди всё чаще выбирают именно этот жизненный путь? Многие из нас наверняка задавались этими вопросами хотя бы однажды.

1-Line совместно с Краевым фондом науки продолжает проект «Он ученый», в рамках которого молодые красноярские ученые не только расскажут о своих научных исследованиях и открытиях, но и поделятся каково это — быть ученым.

Персона

Заместитель директора по научной работе, старший научный сотрудник Института физики им. Л.В. Киренского Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр СО РАН» Андрей Вьюнышев успешно работает в составе ведущей научной школы региона, которая специализируется на изучении нелинейной оптики. Андрей проводит исследования в области нелинейно-оптического преобразования лазерного излучения, которое с каждым днем играет все большую роль в повседневной жизни. Лазерное излучение нашло применение в различных технологических процессах, медицине, диагностике загрязнений окружающей среды, квантовых вычислениях, охлаждении и нагреве вещества до экстремальных температур, захвате и манипулировании вещества. Относительная простота генерации и регистрации света позволяет использовать его для передачи, записи, и, потенциально, хранения информации. Развитие новых технологий бросает новые вызовы исследователям в области лазерной физики и нелинейно-оптического преобразования частоты света.

***

Проводимые нами исследования относятся к области нелинейной оптики. Это широкий класс оптических явлений, характер протекания которых зависит от интенсивности падающего лазерного излучения. Изучение таких явлений имеет не только фундаментальную ценность, которая выражается в получении света с заданными свойствами, но также имеет прикладное значение, связанное с расширением возможностей существующих лазерных источников света.

Наши исследования являются продолжением работ, начатых в Институте физики им. Л. В. Киренского СО РАН задолго до нас. Раньше лаборатория когерентной оптики, в которой я работаю, специализировалась на преобразовании лазерного излучения в газообразных средах. Тогда был установлен рекорд по генерации самого коротковолнового излучения в Советском союзе. В начале восьмидесятых годов вышла в свет одна из основополагающих работ в этой области в соавторстве ведущих ученых Красноярского края — Александра Втюрина и Василия Шабанова. Это была одна из первых работ по наблюдению генерации второй гармоники в разупорядоченных кристаллических нелинейных средах, получивших впоследствии название - нелинейные фотонные кристаллы. В зависимости от размерности различают одномерные, двумерные и трехмерные нелинейные фотонные кристаллы.

Сейчас одномерные нелинейные фотонные кристаллы находят широкое применение в технике для преобразования частоты лазерного излучения. Используя такие структуры, мы существенно расширяем возможности для получения когерентного излучения от лазерных источников, особенно в труднодоступных областях спектра. Например, недавно группой из Института нелинейной оптики и ультрабыстрой спектроскопии им. Макса Борна (Германия) совместно с учеными нашего института была получена генерация самого коротковолнового излучения в твердом теле (ред. - на длине волны 121 нм), недоступной с помощью непосредственной лазерной генерации.

Наши исследования сосредоточены на двумерных нелинейных фотонных кристаллах. Процессы, реализующиеся в таких структурах, интересуют нас с фундаментальной точки зрения. В частности, такие структуры допускают многолучевую генерацию излучения на удвоенной частоте. Данный процесс получил название нелинейной дифракции Рамана-Ната по аналогии с известным явлением дифракции Рамана-Ната на одномерной структуре, которое наблюдается на частоте основной гармоники. Типичное проявление данного процесса показано на рисунке. Для двумерных нелинейных фотонных кристаллов еще предстоит найти применения. Потенциально на их основе могут быть созданы многоканальные нелинейно-оптические преобразователи света, так называемые нелинейные мультиплексоры. Такие преобразователи могут быть востребованы в телекоммуникационных технологиях, а также в прикладной квантовой оптике, которая переживает сейчас второе «рождение».

Нелинейная дифракция Рамана-Ната в двумерном нелинейном фотонном кристалле.

Эти работы проводятся в рамках гранта Российского фонда фундаментальных исследований. За время выполнения проекта нам удалось существенно повысить эффективность преобразования лазерного излучения за счет использования двумерных структур, а затем и вовсе улучшить это значение почти на два порядка путем оптимизации структуры нелинейного фотонного кристалла. Это стало возможным благодаря тесному сотрудничеству с теоретической группой из Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, а также с лабораторией сегнетоэлектриков из Уральского федерального университета, в которой изготавливают образцы исследуемых кристаллов. Настоящее счастье для исследователя видеть, как предсказанное теорией поведение материализуется в виде экспериментальных зависимостей.

Помимо научной деятельности важной и неотъемлемой частью моей работы является подбор и привлечение молодых кадров в наш Институт. При этом, приоритетной целью является создание комплекса мер поддержки и развития условий для того, чтобы молодежь активнее шла в науку. В настоящее время на базе Федерального исследовательского центра планируется открытие программ подготовки магистров. Подготовкой магистров будут заниматься наши сотрудники — ведущие ученые края, которые имеют богатый опыт педагогической работы. Магистрам будет доступно уникальное экспериментальное оборудование. Наша задача состоит в том, чтобы пробудить интерес и увлечь молодежь наукой как можно раньше, не только со студенческой скамьи, а со школы, и создать благоприятные условия для их научной деятельности. И чем раньше молодежь будет вовлекаться в научную деятельность, тем лучше. Тем более, это давно является общемировой практикой. Замечу, что Уильям Л. Брэгг в возрасте 25 лет стал самым молодым нобелевским лауреатом по физике. Я надеюсь, что настанет время и в Красноярске появятся свои нобелевские лауреаты. Для этого нужно реализовать комплекс мер, направленный на повышение вероятности таких событий. А с талантливыми земляками у нас все в полном порядке.

Быть ученым для меня это, в первую очередь, образ жизни. За кажущейся свободой действий, которую мы очень ценим, стоит колоссальная ответственность. Решая поставленную задачу, ты не ограничен последовательностью действий – у тебя всегда есть различные варианты её решения, ты изучаешь новые методы, подходы, одним словом – совершенствуешься. Если задачу не удалось решить – ты чувствуешь угрызение совести за потраченные время и ресурсы.

Работа в науке требует высокой отдачи, кропотливой работы с обширным числом источников информации, скрупулезного анализа данных, рутинных измерений. Со стороны это может показаться скучным занятием, но именно ему мы посвящаем большую часть своей деятельности, а для этого нужно искренне любить свое дело. Лучшая награда для ученого – признание научным сообществом результатов твоей работы. Именно к этому стремятся истинные ученые.