Раздел посвящён истории становления и развития лазерной физики и оптики в Беларуси. В нём описываются истоки — от создания мазера в СССР (1954) и первого рубинового лазера в США (1960) до начала белорусских исследований под руководством Б.И. Степанова. Подробно рассматриваются ключевые этапы: запуск первого лазера в республике (1963), формирование научных направлений в Институте физики АН БССР, организация симпозиумов и международных конференций, развитие динамической голографии и магнитооптики, создание лазеров на красителях и парах сложных молекул.
Внимание уделено вкладу белорусских учёных — Пилиповича, Ковалева, Борисевича и других, чьи работы отмечены государственными и международными премиями. Описывается индустриализация лазерных технологий: производство на БелОМО, создание малых предприятий («ЛЭМТ», «Лотис ТИИ», «СоларЛС» и др.), участие в союзных и международных программах.
За последние 60 лет Беларусь накопила значительный научно технический потенциал, внесла весомый вклад в мировую лазерную физику и сохранила статус одного из центров исследований и разработок в области лазерных технологий.
Лазер (от англ. laser, акроним от Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation), или оптический квантовый генератор, — устройство, преобразующее энергию накачки (световую, электрическую, тепловую, химическую и др.) в энергию когерентного, монохроматического, поляризованного и узконаправленного потока излучения.
Область лазерной физики и нелинейной оптики охватывает исследования процессов усиления, генерации и преобразования когерентных электромагнитных волн от радио до рентгеновского диапазона, основанных на вынужденном испускании или нелинейном взаимодействии излучения с веществом. Она оказала определяющее влияние на становление и развитие нелинейной и когерентной оптики, лазерной спектроскопии, голографии, разработку физических основ использования когерентного электромагнитного излучения практически во всех областях естественных и технических наук и технологий.
Рождение лазерной оптики приходится на вторую половину XX в. В 1954 г. в СССР был создан первый в мире мазер — квантовый генератор радиоволн, использующийся в настоящее время в космической связи и физических исследованиях. Рождение мазера послужило толчком к разработке квантового генератора электромагнитного излучения в оптическом диапазоне — лазера.
Его появление связано с американским исследователем Теодором Мейманом, которому в августе 1960 г. удалось запустить лазер на искусственном кристалле рубина. Учёные Беларуси внесли весомый вклад в развитие лазерной индустрии.
Исследования в области лазерной физики начались в Беларуси практически сразу после создания в 1960 г. в США первого лазера. Они были инициированы директором Института физики АН БССР Б.И. Степановым и выполнялись при активном его участии. Б.И. Степанов и ряд ведущих сотрудников Института физики сразу поняли, что открытие лазеров знаменует собой принципиально новый этап в развитии оптики и её применений, быстро и энергично включились в разработку этого направления сами, увлекли за собой своих коллег и учеников.
Уже в 1961 г. совместно с сотрудниками были опубликованы статьи Б.И. Степанова по теории лазерной генерации, а в 1963 г. В.А. Пилиповичем запущен первый в республике лазер и начаты экспериментальные изыскания.
С начала 1960 х гг. важнейшими направлениями научных исследований АН БССР стали лазерная физика, нелинейная оптика и лазерная спектроскопия.
По уровню и объёму научных исследований и разработок, качеству получаемых результатов, широте тематики Институт физики стал одним из ведущих научных центров Советского Союза в области лазерной физики, физической оптики и оптической спектроскопии, физики плазмы.
Учитывая это, Президиум АН СССР в 1964 г. поручил Институту издание всесоюзного «Журнала прикладной спектроскопии». В 1965 г. Институт успешно организовал на берегу озера Нарочь первый в СССР открытый симпозиум по нелинейной оптике и лазерной физике. Этот симпозиум явился началом систематически проводимых затем в СССР и после его распада международных конференций по лазерной физике, когерентной и нелинейной оптике.
Необходимость решения проблем работы ракетных двигателей и обтекания ракет при их движении в атмосфере, развитие тонких и точных технологий и производств породили высокий спрос на спектральные и оптические исследования и разработки. Открытие лазеров привело к коренной ломке многих давно устоявшихся понятий и представлений в оптике.
Исследования, проводившиеся сначала в Институте физики, были продолжены В.А. Пилиповичем и А.А. Ковалевым с 1971 г. в Институте электроники. Полученные ими результаты по динамике формирования излучения в моноимпульсных лазерах, начиная с уровня спонтанных шумов, позволили разработать эффективные лазерные системы с управляемой спектральной и временной структурой излучения. Они систематизированы в монографии В.А. Пилиповича и А.А. Ковалева «Оптические квантовые генераторы с просветляющимися фильтрами» (1975). На основе этих работ впоследствии были созданы рубиновые и гранатовые лазеры наносекундных одиночных и пакетов импульсов с широким диапазоном частоты следования.
С конца 1960 х годов осуществляются исследования в области голографии. Заложены основы нового научного направления — динамической голографии, которая изучает закономерности преобразования когерентных волн в процессе записи голограмм в нелинейных средах. Термин «динамическая голография», введённый Е.В. Ивакиным, А.С. Рубановым и Б.И. Степановым, стал общепризнанным в научной литературе. За цикл работ «Физические основы динамической голографии и новые методы преобразования пространственной структуры световых полей» П.А. Апанасевич, Е.В. Ивакин, А.С. Рубанов и Б.И. Степанов удостоены Государственной премии СССР (1982 г.).
В 70 е гг. на БелОМО начался серийный выпуск лазерной техники, правда, по разработкам Государственного оптического института — ведущей организации страны в области оптики. До этого лазеры и элементы лазерной техники в Беларуси изготовлялись только в СКТБ с ОП Института физики, в основном для нужд самого института.
А.П. Войтовичем решена задача о влиянии фазовой анизотропии, индуцированной магнитным полем в активной среде газового лазера с анизотропным резонатором, на энергетические, частотные и поляризационные характеристики генерации. В его работах совместно с А.Я. Смирновым и А.П. Шкадаревичем обнаружены новые поляризационные эффекты, обусловленные влиянием магнитного поля на двухфотонные процессы типа вынужденного комбинационного рассеяния света в активной или поглощающей среде.
Результаты этих исследований положены в основу монографии А.П. Войтовича «Магнитооптика газовых лазеров» (1984 г.), переизданной в США.
А.П. Войтовичем предложены и реализованы резонансные фазово поляризационные методы управления спектром генерации, основанные на дисперсии индуцированной фазовой анизотропии, которые реализованы экспериментально как в узко , так и в широкополосных лазерах разных типов для селекции генерируемых мод вплоть до получения одночастотного режима.
Н.Л. Борисевич, В.А. Толкачев и И.И. Калоша впервые в мире создали лазер на парах сложных молекул с широкой областью перестройки частоты генерации и исследовали его основные характеристики. Ими получена генерация в широком спектральном диапазоне, создан лазер на парах с самопрокачкой активной среды. Эти исследования вошли составной частью в цикл работ Н.А. Борисевича, Б.С. Непорента, В.В. Грузинского и В.А. Толкачева, удостоенных Ленинской премии (1980 г.).
В 90 е годы в работах Л.П. Войтовича с сотрудниками заложены основы нового перспективного направления — нелинейной поляризационной динамики лазеров. Обнаружен ряд новых эффектов: автоколебания поляризационных и энергетических характеристик генерации в отсутствие изменений внешних параметров, поляризационная неустойчивость лазеров в продольном магнитном поле, параметрический резонанс поляризационных характеристик генерации при их внутрирезонаторной модуляции по сложному закону (одновременное вращение и колебание выделенной оси анизотропии), недетерминированная поляризационная бистабильность и спонтанное нарушение поляризационной симметрии.
В начале 1990 х гг. производство лазеров, лазерных систем и элементов лазерной техники резко сократилось или прекратилось полностью, были нарушены деловые контакты между белорусскими организациями с другими республиками СССР. Но благодаря мерам, предпринятым руководством страны, и высокой активности специалистов лазерщиков накопленный ранее потенциал в основном удалось сохранить и приспособить к работе в новых условиях. Прежде всего в этом деле важнейшую роль сыграли организация в Беларуси государственных научных и научно технических программ, создание Республиканского фонда фундаментальных исследований, активное использование грантов международных фондов (INTAS, МНТЦ и др.) и расширение научных связей с организациями стран дальнего зарубежья.
Способствовало этому и возникновение малых предприятий и фирм по разработкам и производству лазерной техники, таких, например, как «ЛЭМТ», «Лотис ТИИ», «СоларЛС», «Солар ТИИ», «Люзар», «Голографическая индустрия».
Свидетельством высокого уровня работ и активности белорусских учёных в области лазерной физики и нелинейной оптики служит проведение в республике или с участием белорусских организаций многих всесоюзных и международных конференций, а также выездных сессий Совета по когерентной и нелинейной оптике АН СССР — координатора научных исследований по лазерной физике и нелинейной оптике в СССР. Общепризнано, что эти конференции, первая из которых была проведена в Беларуси по инициативе Института физики АН БССР, сыграли важную роль в развитии научных исследований и разработок в этой области.
Четыре из них состоялись в Минске (1972, 1988, 2001, 2007 гг.). Традиция их проведения сохранилась и после распада СССР. Последняя конференция собрала учёных в Казани.
В Беларуси были также организованы 3 всесоюзные конференции по лазерам на красителях, 6 конференций школ по динамической голографии, международные конференции по спектроскопии сверхбыстрых процессов (UPS 1983) и по применению лазеров в науках о жизни (LALS 1994), 12 конференций по квантовой оптике и квантовой информатике.
В период с 2000 по 2025 годы Беларусь сумела сохранить и развить свой научный потенциал в области лазерных технологий, превратившись в один из региональных центров фотоники и прикладной оптики. Научные исследования продолжались в традиционных направлениях — лазеры на красителях и твердотельные системы, обеспечивающие перестройку длины волны, что позволило использовать их в спектроскопии, биологии и медицине. Белорусские учёные активно развивали нелинейную оптику и квантовую информатику, проводили международные конференции в Минске, где обсуждались новые методы управления когерентным излучением и перспективы применения лазеров в информационных технологиях.
Важным этапом стало появление малых инновационных предприятий, таких как «ЛЭМТ», «Лотис ТИИ», «СоларЛС», «Солар ТИИ», «Люзар», которые начали выпуск лазерных систем для науки, медицины и промышленности. Крупные организации, включая БелОМО и «Пеленг», сохранили производство лазерно оптической техники, обеспечивая потребности оборонной и гражданской сферы.
Беларусь активно участвовала в международных программах, включая союзный проект «Лазерные технологии XXI века», а также получала гранты фондов INTAS и МНТЦ, что способствовало интеграции белорусских разработок в мировую практику. В 2020 е годы лазерные технологии вошли в число приоритетов государственной программы инновационного развития на 2021–2025 годы. На выставке «Фотоника 2025» Беларусь представила коллективный стенд, организованный БНТУ и Министерством образования, где были показаны новейшие разработки в области лазерной медицины, биофотоники и квантовой информатики.
Таким образом, за четверть века Беларусь не только сохранила традиции лазерной науки, но и вывела её на новый уровень, обеспечив развитие прикладных технологий, создание инновационных предприятий и укрепление международного сотрудничества. Страна уверенно позиционируется как один из центров фотоники и лазерной физики в Евразии, способный конкурировать на мировом уровне.
