Ketika pada tahun 1927 Alexei Tolstoy menyelesaikan pengerjaan novel barunya "The Hyperboloid of Engineer Garin", dia hampir tidak pernah berpikir bahwa dia akan pernah disebut sebagai penulis gagasan laser dan seorang visioner yang meramalkan kemunculan disiplin ilmiah dan teknis baru - fotonik. Tapi dalam satu hal, pandangannya ke depan ternyata seratus persen: "hiperboloid" akan benar-benar menjungkirbalikkan dunia.
BALOK KUANTUM
Untuk pertama kalinya, sinar "panas", membakar segala sesuatu di sekitarnya, dijelaskan oleh H. G. Wells dalam novel "War of the Worlds", yang diterbitkan pada tahun 1898. Gagasan itu tampaknya produktif: penulis fiksi ilmiah, jurnalis, dan bahkan ilmuwan berwibawa mulai membahas sinar hipotetis. Misalnya, penemu terkenal Nikola Tesla mengklaim bahwa dia sedang mengerjakan "sinar kematian" (dia menyebutnya Teleforce), yang merupakan "berkas partikel terkonsentrasi" dan harus, menurut rencananya, menghentikan semua perang, karena tidak ada pertahanan melawan mereka. Sayangnya, tapi "sinar kematian" pembawa perdamaian itu, tampaknya, dari penemuan Tesla, yang tidak pernah berhasil dihidupkannya.
Cara nyata untuk menciptakan sinar berenergi tinggi ditunjukkan oleh Albert Einstein, yang pada tahun 1916 mengajukan hipotesis tentang adanya radiasi terstimulasi. Dia mengatakan bahwa sangat mungkin untuk membawa atom dari benda apapun ke dalam keadaan tereksitasi, setelah itu akan secara aktif mulai memancarkan foton, dan dalam kisaran spektrum yang dibutuhkan. Belakangan, Paul Dirac memperkuat hipotesis Einstein dalam kerangka mekanika kuantum, dan konfirmasi eksperimental tentang keberadaan radiasi terstimulasi diperoleh pada tahun 1928.
Namun, kemunculan perangkat pertama yang mampu memancarkan sinar berenergi tinggi harus menunggu. Prioritas di bidang ini adalah milik fisikawan Amerika Theodore Maiman. Pada 16 Mei 1960, dia mendemonstrasikan kepada rekan kerja laser pertama - generator kuantum optik, yang mendapat namanya dari singkatan LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Sebagai media aktif (yaitu benda dalam keadaan tereksitasi), Maiman menggunakan kristal ruby buatan, yang disinari dengan lampu pelepasan gas dan memancarkan fluks cahaya yang diarahkan sempit. Selanjutnya, fisikawan tersebut mendirikan perusahaannya sendiri, Corad Corporation, yang menjadi pengembang laser daya tinggi terkemuka.
MASA DEPAN LASER
Video promosi:
Sulit membayangkan dunia modern tanpa laser. Mereka digunakan hampir di semua tempat. Kemampuan laser untuk menciptakan aliran energi berdaya tinggi memungkinkan mereka digunakan dalam industri: untuk memotong, mengelas, menyolder, menandai, dan mengukir. Karena sinar dapat difokuskan ke titik berukuran mikron, ini sangat ideal untuk membuat papan sirkuit tercetak dan sambungan semikonduktor. Arah sinar yang tepat memungkinkan untuk membuat perangkat membaca dan peralatan medis. Dll
Upaya telah dilakukan untuk membangun senjata balok. Misalnya, insinyur militer AS telah merancang sistem laser SHEL untuk digunakan pada pesawat khusus Boeing 747 YAL-1. Itu dirancang untuk menembak jatuh rudal balistik musuh. Lebih dari $ 5 miliar dihabiskan untuk proyek tersebut, dan selama pengujian, yang berlangsung pada Februari 2010, laser tersebut bahkan menembak jatuh tiga rudal sasaran. Namun, karena perbedaan antara karakteristik aktual dan karakteristik yang diumumkan, proyek ditutup.
Namun, laser tempur dapat digunakan untuk tujuan damai. Atas dasar kompleks mobil untuk memerangi rudal, dibangun pada zaman Soviet, atas upaya spesialis dari Troitsk Institute for Innovative and Fusion Research, sebuah instalasi laser karbon MLTK-50 dirancang. Ini telah menunjukkan hasil yang sangat baik dalam memadamkan api di sumur gas di Karachaevsk, memecah massa batuan, mendekontaminasi permukaan beton di pembangkit listrik tenaga nuklir dengan mengupas dan membakar lapisan minyak di permukaan wilayah perairan. Selain itu, atas dasar itu direncanakan untuk membuat laser untuk pemulihan permukaan gosok berbagai unit industri dan bahkan untuk penghancuran serangga berbahaya seperti belalang.
DASAR-DASAR FOTONIK
Jelas bahwa teknologi laser akan berkembang lebih jauh. Area yang paling menjanjikan dari penggunaannya adalah layar holografik, rekayasa tenaga termonuklir, sistem penelitian kendaraan antarplanet. Namun relatif baru-baru ini, arah telah muncul dalam ilmu terapan yang dapat merevolusi seluruh basis elektronik modern. Kita berbicara tentang fotonik, yang terlibat dalam penelitian fundamental dan praktis di bidang penggunaan sinyal optik. Faktanya, ini analog dengan elektronik, hanya foton yang dipancarkan oleh laser yang digunakan sebagai pengganti elektron.
Sangat menarik bahwa fotonik "lahir" di Universitas Negeri Leningrad: pada tahun 1970 sebuah departemen yang sesuai bahkan didirikan di sana, dan akademisi Soviet Alexander Nikolaevich Terenin menjadi pendirinya. Sejak saat itu, sekolah ilmiah mulai berkembang, yang membawa negara kita menjadi pemimpin fotonik. Perangkat paling terkenal yang dikembangkan berdasarkan prinsipnya adalah kabel serat optik, yang secara dramatis meningkatkan keluaran saluran informasi.
Saat ini, pekerjaan utama tentang fotonik dilakukan di universitas Rusia dan Foundation for Advanced Research; total lebih dari 850 organisasi dipekerjakan. Misalnya, sebuah proyek telah diluncurkan untuk memodernisasi fasilitas radar yang tersedia untuk tentara kita. Transisi dari basis elektronik ke fotonik akan memungkinkan pengurangan ukuran stasiun radar (gedung bertingkat akan berubah menjadi van kecil) dan meningkatkan efisiensinya (resolusi dan kekebalan terhadap interferensi elektromagnetik akan meningkat). Patut dicatat bahwa para pengembang segera berpikir tentang aplikasi sipil dari teknologi ini: radar kompak dapat digunakan di kereta api berkecepatan tinggi dan mobil untuk mendeteksi rintangan secara instan. Selain itu, teknologinya akan digunakan untuk menciptakan kulit pesawat yang "pintar", yang karenanya seluruh badan pesawat akan berubah menjadi radar yang kuat.memungkinkan pilot untuk melihat segala sesuatu yang terjadi di sekitar "sisi" mereka selama penerbangan.
DUNIA FOTO
Photonics berkembang ke beberapa arah. Yang termuda di antaranya adalah optoinformatika dan radiofotonik. Tujuannya mengikuti dari namanya: mereka dimaksudkan untuk menggantikan komputer dan teknologi jaringan yang ada. Untuk menunjukkan keuntungan yang diberikan fotonik di bidang ini, cukup disebutkan bahwa sakelar fotonik ultra cepat yang dibuat di Universitas Negeri Moskow memungkinkan untuk menaikkan kecepatan transfer data melalui kabel serat optik hingga ratusan terabit per detik (batas untuk kabel modern adalah seratus terabit per detik). Munculnya komunikasi fotonik, yang akan menggantikan komunikasi klasik, juga memungkinkan untuk mengurangi konsumsi energi hingga separuhnya, dan karenanya, biaya penyimpanan data dan sistem penyimpanan. Misalnya, di AS, pusat data sudah mengonsumsi 2% dari semua energi yang dihasilkan,dan penghematan dalam transisi ke foton akan sangat signifikan.
Tantangan dalam waktu dekat adalah pembuatan komputer fotonik, yang diyakini secara signifikan mengungguli sistem semikonduktor dalam kinerjanya. Koneksinya dengan komunikasi optik berkecepatan tinggi dan permukaan yang peka cahaya membuka jalan bagi munculnya perangkat cerdas dengan tipe yang pada dasarnya baru - miniatur dan seluler, tetapi pada saat yang sama memiliki kemampuan untuk memproses informasi yang tidak dikodekan dan belajar mandiri. Sangat mungkin bahwa dari fotonik itulah kecerdasan buatan suatu hari akan lahir.
Dalam novel para penulis fiksi ilmiah modern, seseorang dapat menemukan makhluk super yang "terjalin" dari medan cahaya dan kekuatan, kuat dan baik hati. Mungkin gambaran ini akan berubah menjadi penglihatan profetik - sama seperti gambaran "sinar panas" dan "hiperboloid" ternyata bersifat profetik.
Anton Pervushin
