Владимир Васильевич Осипов

доктор физико-математических наук, профессор,
заведующий лабораторией квантовой электроники

Научное направление нашей лаборатории: физика газового разряда, физика лазеров, взаимодействие излучения с веществом - как впрочем, и всего Института, связано с именем Геннадия Андреевича Месяца. Когда он решил переехать из Томска на Урал, то намерен был взять с собой группу ученых, которые бы составили основу нового института, создаваемого в Свердловске. Он сделал мне такое предложение, я отказался. Наверное, это было не очень хорошо, но для отказа существовали серьезные причины. Мне было мучительно тяжело оставлять Томск, с которым была связана вся предыдущая жизнь. Там я закончил институт. Там оставались друзья, моя группа считалась одной из ведущих в Институте сильноточной электроники. У меня были налажены хорошие связи с отраслевыми институтами, реально существовали возможности для получения больших средств на научные исследования. Более того, новый директор Института сильноточной электроники СО АН Сергей Петрович Бугаев предложил идти в докторантуру. При этом обещал, что как только я напишу докторскую диссертацию, для меня в Институте будет создана новая лаборатория. После некоторого колебания я согласился и начал писать диссертацию. Весной 1986 года в Томск приехал Ю.Н. Новоселов. Теперь уж не помню, какие он привел аргументы, но факт остается фактом: после многочасового разговора я позвонил Г.А. Месяцу и согласился переехать в Свердловск.

Мне было разрешено взять с собой двух сотрудников. Согласились поехать В.А. Тельнов, Г.М. Хамидулин и наш дипломник И.И. Беляков. Собрались они очень быстро. Причем уехали в Свердловск не только сами, но еще и взяли с собой часть оборудования: насосы, макеты лазеров и т.д., то, с чем можно было начинать работу на новом месте. Я, правда, еще на какое-то время задержался в Томске. У меня были уже написаны шесть глав диссертации, необходимо было закончить то, что можно было сделать только в Томске.

В мае 1986 года я вместе с Ю.А. Котовым все же сел в самолет и прилетел в Свердловск. Здесь меня встретили, поселили в гостиницу, в которой я прожил полгода, прежде чем получил квартиру...

Первые впечатления от Свердловска были сложные, особенно из-за условий работы: не было помещения, не было самого необходимого. Но постепенно все стало как-то налаживаться. Сотрудники встали к установкам, начали получать первые результаты.

Наша группа считалась ведущей в стране по импульсным СО2-лазерам, и наш опыт очень пригодился. Вскоре после приезда я завершил подготовку докторской диссертации, хотя и очень много времени отнимали организационные заботы. К тому же так получилось, что мне пришлось знакомить уральских коллег с направлениями работы всей нашей команды, возглавляемой Г.А. Месяцем. Помню, я выступал в УрГУ, в УПИ, на большом семинаре в Доме науки, который организовывал Институт физики металлов. Я попытался в этих выступлениях на примере своей работы показать, что мы не ремесленники, не какой-то инженерный отдел, а нормальные ученые со своим направлением и своим лицом в науке.

Надо сказать, что эти выступления оказались полезными и для меня. Во время неформального общения в ходе семинаров я познакомился со многими уральскими коллегами, узнал, чем занимаются они, находил общие точки приложения сил, в частности, с А.Н. Петровым, заведующим кафедрой химии твердого тела УрГУ. Его кафедра занималась тогда созданием материалов, обладающих высокоэмиссионными свойствами. Меня это очень заинтересовало. Используя эти материалы при создании новых лазеров, мы уменьшали энергию, которая выделяется в катодном слое, и существенно повысили устойчивость разряда, обеспечивавшего накачку лазера. Первые же эксперименты В.А. Тельнова и Г.А. Хамидулина дали очень хорошие результаты. На их основе были созданы первые ТЕА СО2-лазеры серии "ИГЛА", которые до настоящего времени обладают рекордными удельными энергетическими характеристиками.

Теоретическое обоснование полученных результатов было дано нашим новым сотрудником выпускником УрГУ В.Н. Фроловым. Это была наша первая совместная работа с уральскими учеными, продолженная И.И. Беляковым в УрГУ - по исследованию физико-химических процессов в активных средах лазеров. Пришедший к нам М.Д. Константинов уточнил предложенные нами ранее механизм химико-ионизационной неустойчивости и теорию контракции разряда, объяснившую, почему, если газовую среду в лазере не обновлять, то разряд контрагируется, что не удавалось сделать никому в течение 15 лет.

В лаборатории царило в то время состояние подъема. Мы без страха и сомнения начали работать в новом и сложном направлении - создание лазеров автономного базирования. Под эти работы было получено финансирование в 12 млн. руб., создана группа из молодых и работоспособных сотрудников: В.В. Уварина, Ю.С. Суркова, Д.Л. Кузнецова и т.д. Руководил этой группой Ю.Н. Новоселов.

Из Ижевска к нам приехал В.И. Соломонов, с которым мы когда-то работали вместе в одной лаборатории и которого я знал как очень хорошего ученого в области спектроскопии. Вместе с ним мы начали осваивать еще одно новое направление: исследование импульсной катодолюминесценции. Основой для ее исследования стали более ранние наши с М.М. Урбазаевым работы и работы Ф.Я. Загулова.

Дело в том, что под действием мощных наносекундных пучков в материалах возникала люминесценция, которая, как выяснилось впоследствии, было много более информативной и менее требовательной к условиям для проведения анализов по сравнению с классической люминесценцией.

На первом этапе мешало мнение авторитетных ученых: "На основе этих исследований невозможно создать новый вид спектрального анализа". Г.А. Месяц прислушивался к авторитетам и следил, чтобы не было тупиковых научных направлений. Тем не менее он не стал закрывать предложенную тему и заявил мне: "Ты профессор и имеешь право на ошибку". С такого условного одобрения начались работы в этом направлении. Так была сформирована первоначальная тематика исследований лаборатории.

Примерно также обстояли дела в других лабораториях, созданных в Институте первыми. Руководили ими Ю.А. Котов, Ю.Е. Крейндель, В.Г. Шпак, В.Ф. Пучкарев, Ю.А. Литвинов. На их долю выпала достаточно серьезная нагрузка.

Дело в том, что очень не хватало площадей - фактически работать было негде. Нам пообещали какие-то помещения в строящемся корпусе "А" Института физики металлов. Но там еще нужно было многое достраивать, оборудовать. Всем этим пришлось заниматься самим, но к этому мы были приучены еще в Томске, где тоже приходилось много строить. В конце концов, мы получили новые площади, которые расширили наши возможности.

Уральские организации, которые занимались разработкой и внедрением лазерной техники, о нас знали. После нашего появления на Урале состоялись первые контакты с представителями УОМЗ и Урал НИТИ, были достигнуты договоренности по совместному созданию мини-лазеров для УОМЗ и импульсно-периодического технологического СО2 лазера для Урал НИТИ. Однако сотрудничество началось только с Урал НИТИ по принципу: наши идеи и консультации, их - научно-инженерное обеспечение. Все складывалось как нельзя удачно, ничто не предвещало бед, которые вскоре последовали одна за другой.

Первая из них - убийство Ю.Е. Крейнделя, которое все перенесли необычайно тяжело. Институт остался без заместителя директора, а кафедра электрофизики, которую он организовал в УПИ - без заведующего. Вскоре после этой трагедии мне предложили занять пост заведующего кафедрой. Я упорно отказывался. Но однажды Г.А. Месяц в категорической форме заявил: "Ты заведующий кафедрой, считай, что это мой приказ". Приказы надо исполнять. Я ушел из УрГУ, где читал курс лекций по квантовой электронике, и занялся делами кафедры. Вначале я поговорил с заведующими лабораторий о том, какой бы они хотели видеть кафедру.

В результате была резко изменена программа обучения, только новых курсов лекций было введено четыре и т.д. Была решена проблема с оплатой преподавателей из числа наших сотрудников, и мы все вместе тянули этот воз на протяжении 8 лет. Проблем было много.

Наша кафедра в то время была профилирующей, то есть студентов мы набирали только с четвертого курса. На практике вместо отличников мы были вынуждены принимать далеко не лучших студентов. Встал даже вопрос о закрытии кафедры. Чтобы спасти ее, я предложил сделать кафедру выпускающей и набирать студентов с первого курса, чтобы целенаправленно готовить специалистов для работы в нашем Институте. Геннадий Андреевич меня поддержал. Мы с зам. зав. кафедрой профессором С.О. Чолохом подготовили обоснование, отправили его в министерство и добились принятия соответствующего решения.

На первый курс стали набирать 15 студентов, и положение сразу изменилось в лучшую сторону.

Тем не менее, основное время я проводил в лаборатории, дела в которой шли достаточно успешно. В группе В.А. Тельнова был открыт новый эффект - реконтракции объемного разряда. Суть которого заключалась в следующем. У нас, как и у всех, объемный разряд спустя ~ 105 включений в отпаянных лазерах контрагировался, т.е. стягивался в шнур. При использовании катода из La0,3 Sr0,7 CO3 объемный разряд спустя ~ 105 включений также контрагировался, однако затем через 106 включений восстанавливался объемный характер разряда. Затем были найдены условия, при которых контракции вообще не наступало. В таких лазерах были получены рекорды не только по энергетике, но по и долговечности.

В группе В.И. Соломонова, верными помощниками которого стали С.Г. Михайлов и А.И. Липчак, был создан первый катодолюминесцентный спектрограф и получен ряд экспериментальных результатов. Они оказались настолько интересными, что нам было предложено их изложить на расширенном заседании Президиума УрО РАН, что было успешно сделано В.И.Соломоновым.

Справлялась со своей очень сложной задачей и группа Ю.Н. Новоселова - основной поставщик финансов лаборатории. Облик задающего генератора лазера автономного базирования постепенно формировался. Это было счастливое время, когда вопрос об экономии средств не стоял, деньги были, правда, тратить их на зарплату не разрешалось.

Наши беды пришли вместе с развалом Советского Союза. Начались тяжелые времена. Финансирование науки резко сократилось. К тому же Ю.А. Котов, который после смерти Ю.Е. Крейнделя взвалил на себя основные тяготы должности заместителя директора, по состоянию здоровья ушел с этого поста. Г.А. Месяц предложил мне исполнять обязанности зам. директора. После долгого сопротивления, учитывая ситуацию, я согласился, но на срок в 1 год. Однако, когда срок прошел с большим запасом, я стал напоминать о договоре. К этому времени из лаборатории стали уходить наиболее опытные и квалифицированные сотрудники. Приход А.Н. Орлова и М.Г. Иванова из УрГУ не мог на том этапе восполнить потери. Возникла ситуация: исполнение обязанностей зам.директора мешало исполнению обязанностей зав. лабораторией, в которой нужно было менять стратегию работ применительно к новой ситуации. В конце концов я настоял на своем и предложил на должность зам. директора Ю.Н. Новоселова. Г.А. Месяц согласился. Ю.Н. Новоселов был назначен на эту должность, лаборатория была разделена на две части. В ту лабораторию, которую возглавлял Новоселов Ю.Н., ушла часть сотрудников и вместе с ними ушли те деньги, которые еще понемногу капали.

Мы вступили в постсоветское пространство, не имея ни денег, ни приборов, соответствующих коммерческому уровню. Было решено в короткий срок довести до коммерческих кондиций наши лабораторные макеты: ТЕА СО2-лазер "ИГЛА"-4" - для зондирования атмосферы и в качестве источника плазмы, ТЕ СО2-лазер "ИГЛА-9" - для медицины (ангиопластики), ЛГЭ - для резки алмазов, КЛАВИ - для катодолюминесцентного анализа минералов. Продажа этих приборов и небольшие заказы по спецтематике позволили нам продержаться какое-то время. Объем договоров все уменьшался. Зарплат хватало только на питание. Как мы устояли? А заманчивые предложения, наверное, были у всех. Мне, например, знакомый предприниматель, занимавшийся поставками из-за рубежа, предложил перейти к нему с окладом 1 млн. руб., а в институте я получал 20 тыс. неденоминированных рублей. Я спросил, зачем ему это надо. Он ответил: ему важно, что его будет за рубежом представлять профессор. - "А дело?" спросил я . - "Да оно нехитрое - освоишься".

Тогда было решено создать импульсно-периодический технологический СО2 лазер широкого назначения: резка, сварка, сверление отверстий и т.д., которого нет за рубежом и в нашей стране. Высокая пиковая мощность позволяли бы ему обрабатывать более толстые изделия более широкого ассортимента, а регулируемая длительность - находить оптимальные режимы обработки материалов. Предпосылки для этого были: нами был предложен для его накачки комбинированный разряд. Лазер был частично уже изготовлен в СКТБ Урал НИТИ. СКТБ к этому времени расформировали, директор Урал НИТИ Б.Т. Фроленко разрешил нам забрать изготовленные блоки будущего лазера. Через год мы получили самое важное - объемный разряд в этом лазере. Затем были найдены более удачная конструкция и схемотехнические решения. Лазер был создан, решена задача, которая до этого считалась неразрешимой. Основной вклад в достижение этого успеха был внесен М.Г. Ивановым и В.Н. Мехряковым.

Несмотря на взятый нами прикладной уклон в исследованиях, решались задачи и фундаментального характера. А.Н. Орловым было показано увеличение отражательной способности металлической пленки, если через нее пропускается ток большой мощности. Он же показал, что явление астигматизма в лазерах может играть не только отрицательную роль, но и положительную, позволяя получить однородное распределение излучения в лазерном пятне. Группе В.Н. Соломонова удалось дать разгадку "александритовому" эффекту - изменению цвета александрита при искусственном и естественном освещении, найти много новых полос свечения в различных минералах, идентифицировать их. Нам с В.В. Лисенковым удалось создать теорию формирования объемного разряда, что позволяло объяснить известные факты, ранее не поддававшиеся научной трактовке, и по-новому взглянуть на принципы зажигания разрядов объемного характера. Результатом этих исследований стала защита 7 кандидатских и одной докторской диссертаций сотрудниками лабораторий. Они также нашли отражение в большом количестве статей в печати и в двух монографиях, одна из которых по газовым лазерам Г.А. Месяца, В.В. Осипова и В.Ф. Тарасенко была переиздана в США.

Велась также большая работа по внедрению результатов наших исследований. Однако мешала стагнация промышленности - процесс сильно затянулся. Порою даже удавалось заключить договоры с заводами на внедрение нашей разработки и получить финансирование. Тем не менее через какое-то время завод прекращал финансирование из-за нехватки средств на последующее создание технологической цепи по выпуску продукции. Показательной в этом плане является, например, поездка В.И. Соломонова и С.Г. Михайлова. Им удалось в "Архангельскгеологии", что называется "в производственных условиях" показать стопроцентное извлечение алмазов из породы при использовании нашего катодолюминесцентного "сепаратора". Тогда как при использовании стандартного рентгенолюминесцентного сепаратора 42 процента алмазов не люминесцируют и идут в "хвосты" (хранящийся отвал). Подобные эксперименты проводились нами перед представителями предприятия "Алмазы Якутии - Саха". По рекомендации и при поддержке Г.А. Месяца я с этими результатами выступил на совещании в РАН с участием представителей аппарата Президента РФ. Однако, как говорится, воз и ныне там. После этого мы поняли, что нынешним "хозяевам заводов, газет, фабрик и пароходов" не нужны лишние траты - лучше деньги перевести в зарубежные банки.

Поскольку ни РАН, ни зарубежные организации на развитие лазерной тематики денег не выделяли, было решено, в который раз, подправить тематику исследований. Деньги выделялись на нанонауку и нанотехнологию. Анализ показал, что здесь мы можем быть полезны в части получения с помощью лазеров нанопорошков и нанопленок. Однако наши предложения на эту тему, сделанные Ю.А. Котову, лаборатория которого занималась получением нанопорошков методом электрического взрыва, не получили поддержки. Конкуренции не хотелось, и мы занялись напылением тонких пленок. К тому же к этому времени подоспело предложение от ВНИИТФ (г. Снежинск) разработать технологию нанесения тонких пленок высокотемпературных оксидов на поверхности металлов в условиях атмосферы. За эту работу с энтузиазмом взялись А.И. Липчак, В.В. Платонов, П. Смирнов и К. Молочков. Задача ускоренного нанесения тонких пленок лазерным методом до этого оставалась нерешенной.

Первые опыты были очень обнадеживающими. Пленки обладали хорошей адгезией, наносились достаточно быстро. Несмотря на то, что поверхность пленок была достаточно однородной, она все-таки содержала некоторое количество капель или кратеров от них. Стало ясно, что для этих целей нужно делать специализированный плазмотрон.

В это время ко мне пришел Ю.А. Котов и попросил помочь в выполнении МНТЦ проекта, в котором значительная часть работ была связана с получением нанопорошков тугоплавких оксидов сложного состава и которые невозможно было получить электрическим взрывом. Мы взялись за нее, поскольку эта работа оплачивалась. В короткий срок совместно с лабораторией Ю.А. Котова была создана технология получения наночастиц методом лазерной абляции, которая позволяла получать нанопорошки, по своим совокупным характеристикам превосходившие ранее получаемые. Это стало возможным благодаря уникальности ранее разработанного нами лазера.

В это время было наконец-то построено здание института для нас в Академгородке. Мы дружно переехали, наши площади расширились, появилась возможность расширить тематику исследований. Однако перед переездом и сразу после него лабораторию покинула значительная группа сотрудников. В банки ушли В.И. Липчак, П. Смирнов и К. Молочков, на пост замдиректора Химмаша ушел С.Г. Михайлов. В то-же время стала приносить свои плоды работа кафедры электрофизики. К нам пришли вполне подготовленные ее выпускники: В.А. Шитов, О.А. Кайгородова, А.В. Расулева, Д.С. Мастюгин.

В новом корпусе мы продолжили работы по нашим традиционным тематикам: создание лазеров, спектроскопия твердого тела, исследование процессов, связанных с получением нанопорошков. А.Н. Орловым по договору с ИФМ УрО РАН был создан эксимерный лазер для напыления тонких пленок. Совместно с лабораторией В.Г. Шпака, группой В.И. Соломонова закончена разработка коммерческого образца катодолюменсцентного спектрографа "КЛАВИ" и осуществлено их внедрение в 7 организациях России. "КЛАВИ" вошел в перечень лучших разработок РАН последнего десятилетия (доклад Г.А. Месяца на собрании РАН). М.Г. Ивановым и В.В. Платоновым установлены связи между начальными условиями получения и свойствами нанопорошков, исследованы динамика и характеристики лазерного факела, где происходит формирование нанообъектов. С учетом этих наработок нам в качестве поставщиков нанопорошка удалось войти в состав соисполнителей программы "Водородная энергетика и топливные элементы", финансируемой Норникелем. У нас появились деньги.

Параллельно велись работы на перспективу. Урал НИТИ обладал самым мощным в стране технологическим лазером НЭИЛ-20. Лазер был сложен и капризен в эксплуатации и больше простаивал, чем работал. Дирекцией Урал НИТИ было принято решение его демонтировать и сдать в металлолом. М.Г. Иванов и В.А. Сабуров стали уговаривать меня выпросить этот лазер. Я долго отказывался, поскольку понимал, какая огромная работа предстоит, чтобы реанимировать и модернизировать это гигантское устройство. В тоже время с его запуском открывались новые экспериментальные возможности. В конце концов письмо с просьбой о передаче такого лазера в наш Институт было отправлено. Директор Урал НИТИ Борис Тихонович Фроленко проявил государственную мудрость и разрешил передачу нам этой установки безвозмездно с условием, что мы ее демонтируем и увезем самостоятельно. В демонтаже и перевозке "НЭИЛ-20" участвовала практически вся лаборатория во главе с М.Г. Ивановым.

В монтаже установки большую помощь нам оказали коллеги из УНПП "Лазер". Однако заставить "НЭИЛ-20" в исходной конструкции надежно работать нам никак не удавалось. Поэтому было принято решение - модернизировать это устройство за счет перестройки ускорителя электронов. Тем более, что мы все равно собирались это делать. В этом нам огромную помощь оказала лаборатория пучков частиц Н.В. Гаврилова, которая представила нам всю идеологию, схемотехнические решения и помощь в запуске нового ускорителя. После этого лазер начал надежно работать, у него появились новые свойства - импульсно-периодический режим работы с плавкой и регулировкой длительности импульса излучения. Открылись возможности проведения экспериментов на высоком уровне мощности излучения.

Следует отметить работоспособность и организаторские способности молодого сотрудника В.А. Шитова, он сплотил вокруг себя группу студентов и, следуя советам своего более опытного коллеги Сабурова В.А., быстро сумел заставить лазер работать в тех режимах, в которых нужно. В ходе экспериментов по воздействию мощного излучения на металлы В.А. Шитов обнаружил новый эффект, названный нами переходным, который сейчас интенсивно изучается.

После появления средств сотрудники лаборатории стали участвовать в работе престижных международных конференций. В одну из таких поездок М.Г. Иванов обратил внимание на сообщение японских ученых о создании оптической керамики, которая по своим характеристикам не уступает лазерным монокристаллам. После анализа появившихся на эту тему публикаций стало ясно, что таким методом можно создавать новые активные среды для твердотельных лазеров. После обсуждения вопроса о возможности синтезирования такой керамики в нашем Институте с В.В. Ивановым, лаборатория которого занималась спеканием высокоплотных керамик, я написал обоснование о необходимости создания программы Президиума РАН по данной тематике. Предложение было поддержано академиком С.Н. Багаевым, который ранее также пришел к таким же выводам, и академиком Г.А. Месяцем.

Президиум РАН также поддержал это предложение, и программа была создана, на нее было выделено финансирование. В ней нашему Институту и ИРЭ РАН отведена роль создателей лазерных керамик. Сейчас получены первые образцы оптически прозрачной керамики.

Таким образом после длительного поиска мы вышли на новые объекты исследований: нанопорошки, нанопленки, лазерные керамики. Наша лаборатория сравнительно молодая. Средний возраст сотрудников менее 40 лет. Она обеспечена на некоторое время финансами, и мы с оптимизмом смотрим в будущее.