Хохлов и его сотрудники глубоко проанализировали это явление и поняли, что причина лежит в различии скоростей обеих волн. В результате действия различных участков кристалла не складываются, а даже частично уничтожаются. Но уравнения подсказали Хохлову выход из положения. Оказывается, в кристалле можно найти направления, в которых падающая волна и волна с умноженной частотой бегут с такими скоростями, при которых все точки кристалла вдоль направления распространения волн действуют согласованно и результаты их действия складываются. При этом очень большая часть энергии падающей волны превращается в энергию волны с умноженной частотой. Так были созданы весьма эффективные оптические генераторы гармоник.
Нелинейные кристаллы могут служить и своеобразными оптическими микрофонами. При их помощи можно модулировать световые волны так же, как при помощи микрофонов модулируют радиоволны для передачи музыки или речи.
Нелинейные оптические явления — это та область, где отчетливо проявляется неразделимое единство двойственной природы света. Все, что только что говорилось об умножении частоты света, выражалось при помощи привычных для радистов волнозых понятий. Но все это можно выразить и иначе.
Действительно, с квантовой точки зрения удвоение частоты выглядит так. Кристалл, обладающий нелинейными свойствами, превращает два кванта малой энергии (два кванта инфракрасного излучения) в один квант вдвое большей энергии (квант зеленого света).
Нелинейные среды способны вызвать еще более удивительные явления. Они могут объединить энергию кванта света — фотона с энергией кванта тепловых колебаний — фонона — и породить фотон с энергией большей, чем первоначальная. Это значит, что, проходя через кристалл, луч света будет отбирать часть тепловой энергии кристалла. При этом энергия света увеличится, а кристалл немного охладится.
Нечто подобное было давно открыто Мандельштамом и Папалекси в Москве и Раманом и Кришнаном в Калькутте. Это известное комбинационное рассеяние света. Но при обычном комбинационном рассеянии одновременно возникают не только фотоны, более энергичные, чем падающие, но в еще большем количестве фотоны, энергия которых меньше энергии фотонов падающего света. В итоге свет передает кристаллу часть своей энергии, и кристалл нагревается. В отличие от давно известных явлений излучение, вызванное комбинационным рассеянием мощных импульсов оптических квантовых генераторов, обладает такой же направленностью и узостью спектра, которая свойственна излучению самих оптических квантовых генераторов. Оно отличается только длиной волны. И именно возможность изменять длину волны заставляет ученых искать все новые и новые среды, пригодные для создания комбинационных преобразователей.
Огромная интенсивность излучения оптических квантовых генераторов позволяет наблюдать много других поразительных эффектов. Но отложим это на будущее. Профессор Таунс должен закончить свой визит в МГУ и спешить в аэропорт. Он улетает в Ленинград, а потом на восток и юг нашей обширной страны. Всюду его и его супругу любезно встречают коллеги, показывая не только лаборатории, но и достопримечательности своих городов и их окрестностей.
Меня очень удивляет, что некоторые круги в США с непонятной настойчивостью внушают американцам выдумки о «замкнутом» советском обществе, о том, что советские люди сторонятся иностранцев, относятся к ним недоверчиво и подозрительно. Тысячи ученых и сотни тысяч туристов, убедившись в лживости этих басен, рассказывают за границей правду о нашей стране. Эта правда, запечатленная в десятках книг и статей, еще и еще раз доказывает всему миру лживость пропагандистов «холодной войны».
Наше традиционное гостеприимство не обошло чету Таунсов. Они посещали не только театры, концерты и цирк. Их приглашали в рестораны и в Дом ученых. Все свободные вечера они проводили в семейном кругу, в квартирах своих старых и новых друзей.
И когда наступил час прощания, провожающие и улетающие желали друг другу не только здоровья и успехов, но и скорой встречи.
ГИПЕРБОЛОИДЫ И ГИПЕРБОЛЫ
Оптические квантовые генераторы в течение нескольких лет занимали главное место в моей жизни. Я не только изучала все, что имеет к ним хоть малейшее отношение, но при любой возможности беседовала о них с самыми разнообразными людьми. Конечно, больше всего с Басовым и Прохоровым и их сотрудниками в ФИАНе. Но иногда удавалось поговорить и с теми, кто делает эти приборы и применяет их в самых разнообразных областях науки и техники.