Раздзел прысвечаны гісторыі станаўлення і развіцця лазернай фізікі і оптыкі ў Беларусі. У ім апісваюцца вытокі - ад стварэння мазера ў СССР (1954) і першага лалавага лазера ў ЗША (1960) да пачатку беларускіх даследаванняў пад кіраўніцтвам Б.І. Сцяпанава. Падрабязна разглядаюцца ключавыя этапы: запуск першага лазера ў рэспубліцы (1963), фарміраванне навуковых напрамкаў у Інстытуце фізікі АН БССР, арганізацыя сімпозіумаў і міжнародных канферэнцый, развіццё дынамічнай галаграфіі і магнітаоптыкі, стварэнне лазераў на фарбавальніках і парах складаных малекул.
Увага ўдзелена ўкладу беларускіх вучоных — Піліпавіча, Кавалёва, Барысевіча і іншых, чые работы адзначаны дзяржаўнымі і міжнароднымі прэміямі. Апісваецца індустрыялізацыя лазерных тэхналогій: вытворчасць на БелОМА, стварэнне малых прадпрыемстваў (ЛЭМТ, Лотыс ТИИ, СоларЛС і інш.), удзел у саюзных і міжнародных праграмах.
За апошнія 60 гадоў Беларусь назапасіла значны навукова тэхнічны патэнцыял, унесла важкі ўклад у сусветную лазерную фізіку і захавала статус аднаго з цэнтраў даследаванняў і распрацовак у галіне лазерных тэхналогій.
Лазер (ад англ. Laser, акронім ад Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation), або аптычны квантавы генератар, - прылада, якое пераўтварае энергію накачкі (светлавую, электрычную, цеплавую, хімічную і інш.) у энергію кагерэнтнага, манахраматычнага, палярызаванага і вузканапраўленага.
Вобласць лазернай фізікі і нелінейнай оптыкі ахоплівае даследаванні працэсаў узмацнення, генерацыі і пераўтварэнні кагерэнтных электрамагнітных хваль ад радыё да рэнтгенаўскага дыяпазону, заснаваных на змушаным выпусканні або нелінейным узаемадзеянні выпраменьвання з рэчывам. Яна аказала вызначальны ўплыў на станаўленне і развіццё нелінейнай і кагерэнтнай оптыкі, лазернай спектраскапіі, галаграфіі, распрацоўку фізічных асноў выкарыстання кагерэнтнага электрамагнітнага выпраменьвання практычна ва ўсіх абласцях прыродазнаўчых і тэхнічных навук і тэхналогій.
Нараджэнне лазернай оптыкі прыпадае на другую палову XX у. У 1954 г. у СССР быў створаны першы ў свеце мазер - квантавы генератар радыёхваль, які выкарыстоўваецца ў наш час у касмічнай сувязі і фізічных даследаваннях. Нараджэнне мазера паслужыла штуршком да распрацоўкі квантавага генератара электрамагнітнага выпраменьвання ў аптычным дыяпазоне - лазера.
Яго з'яўленне звязана з амерыканскім даследчыкам Тэадорам Мейманам, якому ў жніўні 1960 г. удалося запусціць лазер на штучным крышталі рубіну. Навукоўцы Беларусі ўнеслі важкі ўклад у развіццё лазернай індустрыі.
Даследаванні ў галіне лазернай фізікі пачаліся ў Беларусі практычна адразу пасля стварэння ў 1960 г. у ЗША першага лазера. Яны былі ініцыяваны дырэктарам Інстытута фізікі АН БССР Б.І. Сцяпанавым і выконваліся пры актыўным яго ўдзеле. Б.І. Сцяпанаў і шэраг кіроўных супрацоўнікаў Інстытута фізікі адразу зразумелі, што адкрыццё лазераў азначае сабой прынцыпова новы этап у развіцці оптыкі і яе ўжыванняў, хутка і энергічна ўлучыліся ў распрацоўку гэтага кірунку самі, захапілі за сабой сваіх калег і вучняў.
Ужо ў 1961 г. сумесна з супрацоўнікамі былі апублікаваны артыкулы Б.І. Сцяпанава па тэорыі лазернай генерацыі, а ў 1963 г. В.А. Піліпавічам запушчаны першы ў рэспубліцы лазер і пачаты эксперыментальныя пошукі.
З пачатку 1960-х гг. важнейшымі напрамкамі навуковых даследаванняў АН БССР сталі лазерная фізіка, нелінейная оптыка і лазерная спектраскапія.
Па ўзроўні і аб'ёме навуковых даследаванняў і распрацовак, якасці атрыманых вынікаў, шыраце тэматыкі Інстытут фізікі стаў адным з вядучых навуковых цэнтраў Савецкага Саюза ў галіне лазернай фізікі, фізічнай оптыкі і аптычнай спектраскапіі, фізікі плазмы.
Улічваючы гэта, Прэзідыум АН СССР у 1964 г. даручыў Інстытуту выданне ўсесаюзнага «Журналу прыкладной спектраскапіі». У 1965 г. Інстытут паспяхова арганізаваў на беразе возера Нарач першы ў СССР адкрыты сімпозіум па нелінейнай оптыцы і лазернай фізіцы. Гэты сімпозіум з'явіўся пачаткам сістэматычна якія праводзяцца затым у СССР і пасля яго распаду міжнародных канферэнцый па лазернай фізіцы, кагерэнтнай і нелінейнай оптыцы.
Неабходнасць вырашэння праблем работы ракетных рухавікоў і абцякання ракет пры іх руху ў атмасферы, развіццё тонкіх і дакладных тэхналогій і вытворчасцей спарадзілі высокі попыт на спектральныя і аптычныя даследаванні і распрацоўкі. Адкрыццё лазераў прывяло да карэннай ломкі шматлікіх даўно ўстояных паняццяў і паданняў у оптыцы.
Даследаванні, якія праводзіліся спачатку ў Інстытуце фізікі, былі працягнуты В.А. Піліпавічам і А.А. Кавалёвым з 1971 г. у Інстытуце электронікі. Атрыманыя імі вынікі па дынаміцы фарміравання выпраменьвання ў монаімпульсных лазерах, пачынаючы з узроўню спантанных шумоў, дазволілі распрацаваць эфектыўныя лазерныя сістэмы з кіраванай спектральнай і часовай структурай выпраменьвання. Яны сістэматызаваны ў манаграфіі В.А. Піліпавіча і А.А. Кавалёва «Аптычныя квантавыя генератары з якія прасвятляюцца фільтрамі» (1975). На аснове гэтых работ пасля былі створаны рубінаў і гранатавыя лазеры нанасекундных адзіночных і пакетаў імпульсаў з шырокім дыяпазонам частаты прытрымлівання.
З канца 1960-х гадоў ажыццяўляюцца даследаванні ў галіне галаграфіі. Закладзены асновы новага навуковага напрамку — дынамічнай галаграфіі, якая вывучае заканамернасці пераўтварэння кагерэнтных хваляў у працэсе запісу галаграм у нелінейных асяроддзях. Тэрмін «дынамічная галаграфія», уведзены А.У. Івакіным, А.С. Рубанавым і Б.І. Сцяпанавым, стаў агульнапрызнаным у навуковай літаратуры. За цыкл работ "Фізічныя асновы дынамічнай галаграфіі і новыя метады пераўтварэння прасторавай структуры светлавых палёў" П.А. Апанасевіч, А.У. Івакін, А.С. Рубанаў і Б.І. Сцяпанаў удастоены Дзяржаўнай прэміі СССР (1982 г.).
У 70 я гг. на БелОМА пачаўся серыйны выпуск лазернай тэхнікі, праўда, па распрацоўках Дзяржаўнага аптычнага інстытута - вядучай арганізацыі краіны ў галіне оптыкі. Да гэтага лазеры і элементы лазернай тэхнікі ў Беларусі вырабляліся толькі ў СКТБ з АП Інстытута фізікі, у асноўным для патрэб самога інстытута.
А.П. Вайтовічам вырашана задача аб уплыве фазавай анізатрапіі, індукаванай магнітным полем у актыўным асяроддзі газавага лазера з анізатропным рэзанатарам, на энергетычныя, частотныя і палярызацыйныя характарыстыкі генерацыі. У яго работах сумесна з А.Я. Смірновым і А.П. Шкадарэвічам выяўлены новыя палярызацыйныя эфекты, абумоўленыя уплывам магнітнага поля на двухфатонныя працэсы тыпу змушанага камбінацыйнага рассейвання святла ў актыўным або паглынальным асяроддзі.
Вынікі гэтых даследаванняў пакладзены ў аснову манаграфіі А.П. Вайтовіча «Магнітаоптыка газавых лазераў» (1984 г.), перавыдадзенай у ЗША.
А.П. Вайтовічам прапанаваны і рэалізаваны рэзанансныя фазава палярызацыйныя метады кіравання спектрам генерацыі, заснаваныя на дысперсіі індукаванай фазавай анізатрапіі, якія рэалізаваны эксперыментальна як у вузка, так і ў шырокапалосных лазерах розных тыпаў для селекцыі генерыруемых мод аж да атрымання адначастотнага рэжыму.
Н.Л. Барысевіч, В.А. Талкачоў і І.І. Калоша ўпершыню ў свеце стварылі лазер на парах складаных малекул з шырокай вобласцю перабудовы частаты генерацыі і даследавалі яго асноўныя характарыстыкі. Імі атрымана генерацыя ў шырокім спектральным дыяпазоне, створаны лазер на парах з самапрапампоўкай актыўнага асяроддзя. Гэтыя даследаванні ўвайшлі складовай часткай у цыкл работ Н.А. Барысевіча, Б.С. Непарэнта, В.У. Грузінскага і В.А. Талкачова, ганараваных Ленінскай прэміі (1980 г.).
У 90 я гады ў працах Л.П. Вайтовіча з супрацоўнікамі закладзены асновы новага перспектыўнага кірунку - нелінейнай палярызацыйнай дынамікі лазераў. Выяўлены шэраг новых эфектаў: аўтаваганні палярызацыйных і энергетычных характарыстык генерацыі ў адсутнасць змен вонкавых параметраў, палярызацыйная няўстойлівасць лазераў у падоўжным магнітным полі, параметрычны рэзананс палярызацыйных характарыстак генерацыі пры іх внутрирезонаторной мадуляцыі па складаным законе (адначасовае кручэнне і ваганне палярызацыйная бістабільнасць і спантаннае парушэнне палярызацыйнай сіметрыі.
У пачатку 1990-х гг. вытворчасць лазераў, лазерных сістэм і элементаў лазернай тэхнікі рэзка скарацілася або спынілася поўнасцю, былі парушаны дзелавыя кантакты паміж беларускімі арганізацыямі з іншымі рэспублікамі СССР. Але дзякуючы мерам, прынятым кіраўніцтвам краіны, і высокай актыўнасці спецыялістаў лазершчыкаў назапашаны раней патэнцыял у асноўным удалося захаваць і прыстасаваць да работы ў новых умовах. Найперш у гэтай справе найважнейшую ролю адыгралі арганізацыя ў Беларусі дзяржаўных навуковых і навукова-тэхнічных праграм, стварэнне Рэспубліканскага фонду фундаментальных даследаванняў, актыўнае выкарыстанне грантаў міжнародных фондаў (INTAS, МНТЦ і інш.) і пашырэнне навуковых сувязей з арганізацыямі краін далёкага замежжа.
Садзейнічала гэтаму і ўзнікненне малых прадпрыемстваў і фірмаў па распрацоўках і вытворчасці лазернай тэхнікі, такіх, напрыклад, як «ЛЭМТ», «Лоціс ТИИ», «СоларЛС», «Салар ТИИ», «Люзар», «Галаграфічная індустрыя».
Сведчаннем высокага ўзроўню работ і актыўнасці беларускіх вучоных у галіне лазернай фізікі і нелінейнай оптыкі служыць правядзенне ў рэспубліцы або з удзелам беларускіх арганізацый многіх усесаюзных і міжнародных канферэнцый, а таксама выязных сесій Савета па кагерэнтнай і нелінейнай оптыцы АН СССР — каардынатара навуковых даследаванняў па лазернай фізіцы. Агульнапрызнана, што гэтыя канферэнцыі, першая з якіх была праведзена ў Беларусі па ініцыятыве Інстытута фізікі АН БССР, адыгралі важную ролю ў развіцці навуковых даследаванняў і распрацовак у гэтай галіне.
Чатыры з іх адбыліся ў Мінску (1972, 1988, 2001, 2007 гг.). Традыцыя іх правядзення захавалася і пасля распаду СССР. Апошняя канферэнцыя сабрала навукоўцаў у Казані.
У Беларусі былі таксама арганізаваны 3 усесаюзныя канферэнцыі па лазерах на фарбавальніках, 6 канферэнцый школ па дынамічнай галаграфіі, міжнародныя канферэнцыі па спектраскапіі звышхуткіх працэсаў (UPS 1983) і па прымяненні лазераў у навуках аб жыцці (LALS 1994), 12 канферэнцый па квантавай оптыцы.
У перыяд з 2000 па 2025 гады Беларусь здолела захаваць і развіць свой навуковы патэнцыял у галіне лазерных тэхналогій, ператварыўшыся ў адзін з рэгіянальных цэнтраў фатонікі і прыкладной оптыкі. Навуковыя даследаванні працягваліся ў традыцыйных кірунках – лазеры на фарбавальніках і цвёрдацельныя сістэмы, якія забяспечваюць перабудову даўжыні хвалі, што дазволіла выкарыстоўваць іх у спектраскапіі, біялогіі і медыцыне. Беларускія вучоныя актыўна развівалі нелінейную оптыку і квантавую інфарматыку, праводзілі міжнародныя канферэнцыі ў Мінску, дзе абмяркоўваліся новыя метады кіравання кагерэнтным выпраменьваннем і перспектывы прымянення лазераў у інфармацыйных тэхналогіях.
Важным этапам стала з'яўленне малых інавацыйных прадпрыемстваў, такіх як "ЛЭМТ", "Лотыс ТИИ", "СоларЛС", "Солар ТИИ", "Люзар", якія пачалі выпуск лазерных сістэм для навукі, медыцыны і прамысловасці. Буйныя арганізацыі, уключаючы БелОМА і "Пеленг", захавалі вытворчасць лазерна аптычнай тэхнікі, забяспечваючы патрэбнасці абароннай і грамадзянскай сферы.
Беларусь актыўна ўдзельнічала ў міжнародных праграмах, уключаючы саюзны праект "Лазерныя тэхналогіі XXI стагоддзя", а таксама атрымлівала гранты фондаў INTAS і МНТЦ, што садзейнічала інтэграцыі беларускіх распрацовак у сусветную практыку. У 2020-я гады лазерныя тэхналогіі ўвайшлі ў лік прыярытэтаў дзяржаўнай праграмы інавацыйнага развіцця на 2021-2025 гады. На выставе "Фатоніка 2025" Беларусь прадставіла калектыўны стэнд, арганізаваны БНТУ і Міністэрствам адукацыі, дзе былі паказаны найноўшыя распрацоўкі ў галіне лазернай медыцыны, біяфатонікі і квантавай інфарматыкі.
Такім чынам, за чвэрць стагоддзя Беларусь не толькі захавала традыцыі лазернай навукі, але і вывела яе на новы ўзровень, забяспечыўшы развіццё прыкладных тэхналогій, стварэнне інавацыйных прадпрыемстваў і ўмацаванне міжнароднага супрацоўніцтва. Краіна ўпэўнена пазіцыянуецца як адзін з цэнтраў фатонікі і лазернай фізікі ў Еўразіі, здольны канкурыраваць на сусветным узроўні.
