Ketika pada tahun 1927 Alexei Tolstoy selesai mengerjakan novel barunya "The Hyperboloid of Engineer Garin", dia hampir tidak menyangka bahawa dia akan pernah dipanggil pengarang idea laser dan penglihatan yang meramalkan munculnya disiplin sains dan teknikal baru - fotonik. Tetapi dalam satu perkara, pandangan jauhnya ternyata seratus peratus: "hiperboloid" akan benar-benar mengubah dunia.
Rasuk QUANTUM
Untuk pertama kalinya, sinar "panas", membakar segala-galanya, digambarkan oleh H. G. Wells dalam novel "War of the Worlds", yang diterbitkan pada tahun 1898. Idea itu kelihatan produktif: penulis fiksyen sains, wartawan dan bahkan saintis berwibawa mula membincangkan sinar hipotesis. Sebagai contoh, penemu terkenal Nikola Tesla mendakwa bahawa dia mengusahakan "sinar kematian" (dia memanggil mereka Teleforce), yang merupakan "pancaran zarah pekat" dan, menurut rancangannya, harus menghentikan semua perang, kerana tidak ada pembelaan terhadap mereka. Sayangnya, tetapi "sinar kematian" yang mendamaikan itu, nampaknya, berasal dari penemuan Tesla, yang tidak pernah dapat dihidupkannya.
Cara sebenarnya untuk menghasilkan sinar bertenaga tinggi ditunjukkan oleh Albert Einstein, yang pada tahun 1916 mengemukakan hipotesis tentang adanya sinaran terangsang. Dia mengatakan bahawa sangat mustahil untuk membawa atom objek ke keadaan teruja, setelah itu secara aktif ia akan mula memancarkan foton, dan dalam julat spektrum yang diperlukan. Kemudian, Paul Dirac membuktikan hipotesis Einstein dalam kerangka mekanik kuantum, dan pengesahan eksperimen mengenai keberadaan radiasi terangsang diperoleh pada tahun 1928.
Walau bagaimanapun, penampilan peranti pertama yang mampu memancarkan pancaran tenaga tinggi yang diarahkan harus menunggu. Keutamaan dalam bidang ini adalah milik ahli fizik Amerika Theodore Maiman. Pada 16 Mei 1960, dia menunjukkan kepada rakan kerja laser pertama - penjana kuantum optik, yang mendapat namanya dari singkatan LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Sebagai media aktif (yaitu, objek dalam keadaan teruja), Maiman menggunakan kristal ruby buatan, yang disinari oleh lampu pembuangan gas dan memancarkan fluks cahaya yang diarahkan secara sempit. Selepas itu, ahli fizik mengasaskan syarikatnya sendiri, Corad Corporation, yang menjadi pemaju utama laser berkuasa tinggi.
MASA DEPAN LASER
Video promosi:
Sukar untuk membayangkan dunia moden tanpa laser. Mereka digunakan hampir di mana-mana. Keupayaan laser untuk membuat aliran tenaga berkuasa tinggi membolehkannya digunakan dalam industri: untuk memotong, mengimpal, menyolder, menanda dan mengukir. Oleh kerana rasuk dapat difokuskan ke titik berukuran mikron, sangat sesuai untuk membuat papan litar bercetak dan sambungan semikonduktor. Arahan tepat balok memungkinkan untuk membuat alat bacaan dan peralatan perubatan. Dan lain-lain.
Percubaan telah dibuat untuk membina senjata balok. Sebagai contoh, jurutera ketenteraan AS telah merancang sistem laser SHEL untuk dikerahkan pada pesawat khas Boeing 747 YAL-1. Ia dirancang untuk menembak jatuh peluru berpandu balistik musuh. Lebih daripada $ 5 bilion dibelanjakan untuk projek itu, dan semasa ujian dilakukan pada bulan Februari 2010, laser bahkan menembak tiga peluru berpandu sasaran. Walau bagaimanapun, kerana perbezaan antara ciri sebenar dan ciri yang dinyatakan, projek ini ditutup.
Namun, laser tempur dapat digunakan untuk tujuan damai. Atas dasar kompleks automobil untuk memerangi peluru berpandu, yang dibina pada zaman Soviet, dengan usaha para pakar dari Institut Inovasi dan Penyelidikan Termonuklear Troitsk, dirancang pemasangan laser karbon MLTK-50. Ini telah menunjukkan hasil yang sangat baik dalam memadamkan api di sumur gas di Karachaevsk, memecah jisim batu, mencemarkan permukaan konkrit di sebuah loji tenaga nuklear dengan mengupas dan membakar filem minyak di permukaan kawasan air. Di samping itu, pada dasarnya dirancang untuk membuat laser untuk pemulihan permukaan gosok dari pelbagai unit industri dan bahkan untuk pemusnahan serangga berbahaya seperti belalang.
ASAS FOTONIK
Jelas bahawa teknologi laser akan berkembang lebih jauh. Bidang penggunaan yang paling menjanjikan adalah skrin holografik, kejuruteraan tenaga termonuklear, sistem penyelidikan kenderaan antara planet. Tetapi secara relatif baru-baru ini, suatu arah muncul dalam sains gunaan yang dapat merevolusikan keseluruhan pangkalan elektronik moden. Kami bercakap mengenai fotonik, yang terlibat dalam penyelidikan asas dan praktikal dalam bidang menggunakan isyarat optik. Sebenarnya, ia serupa dengan elektronik, hanya foton yang dikeluarkan oleh laser yang digunakan dan bukannya elektron.
Sangat menarik bahawa fotonik "dilahirkan" di Leningrad State University: pada tahun 1970 sebuah jurusan yang sama bahkan ditubuhkan di sana, dan ahli akademik Soviet Alexander Nikolaevich Terenin menjadi pengasasnya. Sejak saat itu, sekolah ilmiah mula berkembang, yang menjadikan negara kita sebagai peneraju fotonik. Peranti yang paling terkenal yang dikembangkan berdasarkan prinsipnya adalah kabel serat optik, yang secara dramatik meningkatkan aliran saluran maklumat.
Hari ini kerja utama fotonik dijalankan di universiti-universiti Rusia dan Yayasan Penyelidikan Lanjutan; secara keseluruhan lebih daripada 850 organisasi diambil bekerja. Sebagai contoh, sebuah projek telah dilancarkan untuk memodenkan kemudahan radar yang ada pada tentera kita. Peralihan dari elektronik ke pangkalan foton akan mengurangkan ukuran stesen radar (bangunan bertingkat akan berubah menjadi van kecil) dan meningkatkan kecekapannya (resolusi dan rintangan terhadap gangguan elektromagnetik akan meningkat). Perlu diperhatikan bahawa pemaju segera memikirkan tentang aplikasi awam untuk teknologi ini: radar kompak dapat digunakan di kereta api dan kereta berkelajuan tinggi untuk mengesan halangan dengan serta-merta. Lebih-lebih lagi, teknologi itu akan digunakan untuk membuat kulit pesawat "pintar", yang mana seluruh pesawat akan berubah menjadi radar yang kuatmembolehkan juruterbang melihat semua yang berlaku di sekitar "sisi" mereka semasa penerbangan.
DUNIA FOTON
Fotonik berkembang dalam beberapa arah. Yang termuda dari mereka adalah optoinformatik dan radiofotonik. Tujuan mereka berasal dari nama: mereka bertujuan untuk menggantikan teknologi komputer dan rangkaian yang ada. Untuk menunjukkan kelebihan yang diberikan oleh fotonik di kawasan ini, cukup untuk menyebutkan bahawa suis fotonik ultrafast, yang dibuat di Moscow State University, memungkinkan untuk meningkatkan kelajuan pemindahan maklumat melalui kabel gentian optik hingga ratusan terabit sesaat (had untuk kabel moden adalah seratus terabit sesaat). Kemunculan komunikasi fotonik, yang akan menggantikan komunikasi klasik, juga memungkinkan untuk mengurangkan separuh penggunaan tenaga dan, dengan demikian, kos sistem penyimpanan dan penyimpanan data. Sebagai contoh, di Amerika Syarikat, pusat data sudah menggunakan 2% daripada semua tenaga yang dihasilkan,dan penjimatan dalam peralihan ke foton akan sangat ketara.
Cabaran untuk masa terdekat adalah penciptaan komputer fotonik, yang diyakini dapat mengatasi prestasi sistem semikonduktor secara signifikan. Hubungannya dengan komunikasi optik berkelajuan tinggi dan permukaan sensitif cahaya membuka jalan kepada kemunculan peranti pintar jenis asas yang baru - miniatur dan mudah alih, tetapi pada masa yang sama memiliki kemampuan untuk memproses maklumat yang tidak dikodkan dan belajar sendiri. Sangat mungkin bahawa dari fotonik, suatu kecerdasan buatan akan lahir suatu hari nanti.
Dalam novel-novel penulis fiksyen sains moden, seseorang dapat menjumpai makhluk-makhluk super yang "ditenun" dari bidang cahaya dan daya, kuat dan baik hati. Mungkin gambar ini akan berubah menjadi penglihatan kenabian - sama seperti gambaran "sinar panas" dan "hiperboloid" ternyata menjadi kenabian.
Anton Pervushin
