Квантовый усилитель бегущей волны
В радиоастрономический период моей жизни я интересовался так называемыми лампами бегущей волны (ЛЕВ), для чего неоднократно ездил во Фрязино, где в тамошнем знаменитом НИИ электронной промышленности разрабатывались ЛБВ с низким уровнем собственных шумов. Взаимодействие не сложилось: то ли шумы на поверку оказались великоваты, то ли полосы пропускания при реальном применении узковаты, но ЛБВ тогда не подошли для радиоастрономического применения. Правда, человеческие контакты сохранились, и это оказалось важным для будущего.
Дело в том, что в квантовом усилителе бегущей волны, как и в ЛБВ, «бегущая по волнам» энергия полезного сигнала должна как можно дольше взаимодействовать с усиливающей средой. В силу высокой скорости света сигнал, если его не замедлять искусственно, слишком быстро «просвистит» через усиливающую среду и не успеет «набрать» энергию. Необходимо замедление, то есть уменьшение скорости распространения, электромагнитной волны в сотни, а то и в тысячи раз. Не входя в излишние подробности, можно сказать, что это обстоятельство роднит мазерные усилители бегущей волны с электронными ЛБВ, что и делает естественным обращение за помощью к соответствующим специалистам.
Тут-то я и вспомнил, что несколько лет тому назад познакомился во Фрязино с очаровательной, умной и энергичной молодой дамой — Дианой Константиновной Акулиной. Она тогда трудилась в соответствующем отделе Фрязинского НИИ и знала всех и вся окрест себя. Внимательно выслушав меня, Акулина поняла задачу, пояснив, что на помощь их института рассчитывать нечего, и свела меня с Митрофаном Федоровичем Стельмахом.
Стельмах оказался именно тем человеком, которого мы с Прохоровым искали. В то время он (еще полковник или уже генерал) работал в том самом ЦНИИ-108, которое было упомянуто в начале этих записок. Митрофан Федорович предложил некое решение, для реализации которого в его лабораторию отправилась Лена. Несмотря на непривычные условия работы, тяжелые режимные требования, она с этим делом справилась с обычным для нее блеском. Нельзя, конечно, не учитывать, что за спиной Лены отчетливо просматривалась могучая фигура AM. Прохорова и что ее непосредственно курировал один из руководителей ЦНИИ — М.Ф. Стельмах.
Для режимной службы этого ЦНИИ характерен следующий эпизод. Один из научных сотрудников института нес под мышкой не так давно изданную в СССР книгу американского журналиста Ральфа Ингресолла «Совершенно секретно», каковые страшные слова и были черным по белому напечатаны на обложке. Солдат охраны проявил высочайшую бдительность, арестовав незадачливого ученого, который просидел в караулке всю ночь. Лишь караульный начальник смог понять, что в книге речь идет об операциях американского экспедиционного корпуса во Франции в конце Второй мировой войны, не говоря о том, что сама книга была в свободной продаже. Но это случилось только утром. Лена принесла разработанную совместно с сотрудниками Стельмаха замедляющую систему к нам в ФИАН.
Кристаллы рубина в виде тонких стержней диметром 1,5 миллиметра и длиной 100 миллиметров были выращены по соседству, в Институте кристаллографии, а концентрация ионов хрома в корунде (это и есть рубин) и ориентация кристаллографических осей подобраны. Эти тонкие и длинные диэлектрические кристаллы оставалось закрепить на медном основании замедляющей системы так, чтобы их ориентация не изменялась при охлаждении всей структуры примерно на 300 градусов (от комнатной температуры до гелиевой). При этом крепление не должно было портить электродинамические свойства замедляющей структуры.
Я остановился на этих технических подробностях лишь для того, чтобы откровенно похвастаться тем, чем я действительно горд. Каких только клеев и цементов мы не перепробовали! Все попусту: при заливке жидким гелием ось кристалла съезжала в сторону. И меня осенило — по аналогии с известным пикантным анекдотом из серии «армянского радио» — крепко привязать кристалл к несущему его медному основанию. И это сработало! Помню восхищенную реакцию AM. Прохорова: «Ну ты и сволочь — черной ниткой привязал, ну хоть бы белой. А здорово вышло, молодец!».
