Научный сотрудник лаборатории газовых лазеров Института сильноточной электроники СО РАН кандидат физико-математических наук Софья Александровна Ямпольская уже более 20 лет с помощью методов компьютерного моделирования занимается расчетами, которые позволяют объяснить многие процессы, связанные с работой различных видов лазеров, а также предложить идеи, открывающие качественно новые возможности таких систем.
Софья Ямпольская родилась в Новокузнецке, жизнь ее родителей была тесно связана с физикой, поэтому, казалось, выбор будущее профессии был предопределен.«В детстве они часто брали меня с собой на работу, в педагогический институт. У папы — это всегда запах машинного масла и свежей металлической стружки, мама была профессором и читала лекции по теоретической физике: я с большим интересом смотрела, как она пишет на доске, а затем спрашивала, что это такое. Мама отвечала: это описание природы. В школе мне очень легко давались физика и математика, поэтому сразу было решено поступать на физический факультет Томского государственного университета», — рассказывает Софья Александровна.
На третьем курсе нужно было определиться с будущей специализацией, и она выбрала физику плазмы, потому что в то время ее очень интересовали звезды и космос, а еще манили большие установки. «Думая о будущем, представляла, как буду работать с ними, делая что-то руками. Поэтому была несколько удивлена, когда получила предложение, связанное с численным моделированием газовых лазеров. Однако научный руководитель заверил, что это направление меня не разочарует, и он был прав: это очень интересно», — отмечает Софья Ямпольская.
Работа теоретиков необходима для того, чтобы исследовать происходящие в лазере процессы. Методы численного моделирования позволяют изучать как создание плазмы для накачки газовых лазеров, так и процессы взаимодействия излучения с веществом. Численное моделирование и эксперимент неразрывно связаны между собой. Чтобы объяснить какое-либо явление (а на работу газовых лазеров влияет множество различных внешних факторов), теоретикам необходимо создать ту или иную модель, но в то же время каждый их результат обязательно должен получить экспериментальное подтверждение.
Значительный этап жизни Софьи Ямпольской связан с моделированием уже действующих газовых лазеров. Научный коллектив, работающий в ИСЭ СО РАН по этому направлению, традиционно считается одним из сильнейших.
«Физическая наука сейчас развивается с такой скоростью, что невозможно всю жизнь заниматься одной темой, постоянно появляются новые идеи, которые быстро воплощаются в реальности. Поэтому необходимо каждые два или три года приступать к совершенно новой теме и не боятся этого», — комментирует исследовательница.
Сейчас С. А. Ямпольская участвует в работах сразу по нескольким направлениям. Она моделирует возможность обнаружения в атмосфере молекул различных веществ с помощью лазерного излучения и спектроскопических методов. Другую очень интересную тему можно охарактеризовать, как «невозможное возможно»: ученые «сдвинули» рабочую длину волны лазерного излучения эксимерного KrF лазера. Софья Александровна поясняет: долгое время считалось, что лазерная генерация в эксимерных лазерах происходит только с основного состояния верхнего лазерного уровня. Однако результаты экспериментов показали обратное — было получено усиление лазерного излучения на коротковолновой границе спектра KrF молекулы, которое соответствует индуцированным переходам с колебательно-возбужденных состояний. Созданная Софьей Ямпольской модель позволила объяснить причины такого явления.
Проведенные расчеты показали: поскольку рождение самих эксимерных молекул происходит на высоких колебательных уровнях, а уже потом за счет столкновений они падают на основной, то если взять достаточно короткий импульс накачки, можно организовать такие специальные режимы, когда возбужденные эксимерные молекулы просто не успеют упасть вниз и будут участвовать в создании излучения. Таким образом, управление параметрами электрической схемы возбуждения позволит «дирижировать» лазерным излучением.
Два других направления исследований связаны с моделированием возможности создания лазеров, действующих на разных принципах накачки, а также изучением проблем усиления мощных фемтосекундных импульсов.
«Я очень благодарна своему учителю Юрию Ивановичу Бычкову. Он был из поколения той научной школы, которую отличала особая скрупулезность, желание досконально разобраться в причинах и следствиях. Постаралась перенять этот подход. Наставники вкладывают в нас очень многое, порой в годы юности сложно это оценить, поэтому я говорю и студентам, которые приходят к нам в институт, и своим детям: старайтесь взять все те знания и опыт, что вам дают и предлагают!», — говорит Софья Александровна.
Она добавляет, что для нее как исследователя очень ценно работать в коллективе лаборатории газовых лазеров, где люди горят наукой, увлечены новыми идеями и проектами, ведь современные лазерные технологии активно развиваются, появляются новые виды лазеров и их применений, а значит, фронт работ для ученых огромный.
Ольга Булгакова, ТНЦ СО РАН. Фото Веры Зерновой
Источник: "Наука в Сибири".
07.03.2024