Вадим Вейко

«Жизнь показала, что лазеры могут все»: профессор Вадим Вейко — о первых лазерах и о том, как покорить Пик ИТМО

Профессор кафедры лазерных технологий и систем Университета ИТМО Вадим Вейко указом Президента России был награжден медалью ордена «За заслуги перед Отечеством» II степени. Государственная награда присуждена за большой вклад в развитие науки, образования и подготовку квалифицированных специалистов. Вадим Вейко —  один из тех, кто стоял у истоков развития лазерных технологий: в 1965 году он организовал лабораторию, а в начале 80-х благодаря ему в стране появилась первая кафедра лазерных технологий. Сегодня профессор работает над новыми проектами, а в свободное от лекций и научных конференций время катается на лыжах, ходит в горы и старается не пропускать тренировки после работы. О создании первых лазеров, неожиданных открытиях, информационных устройствах будущего и о том, как покоряются новые вершины в горах и науке, — он рассказал в интервью ITMO.NEWS. 

Как Вы узнали о награде?

Случайно, ссылку на указ Президента России в газете «Поиск» мне прислал мой коллега. Из государственных наград эта для меня уже пятая. Конечно, приятно, когда замечают то, что ты делаешь. Но на самом деле работаешь ведь не ради наград. Человек не стоит на месте: он зашел на одну вершину, дальше ему хочется покорить следующую. А если он зашел на самую высокую вершину, ему хочется идти по самому трудному пути.

Как начинался Ваш путь в науку и почему Вы стали заниматься именно лазерными технологиями?

Когда мы учились в Советском Союзе, было не так много возможностей. По сути дела, варианта было два: или ты идешь в науку, или ты идешь на производство. Я окончил институт с красным дипломом, и мне всегда нравилось открывать что-то новое, делать что-то такое, чего никто не делал.

Когда лазеры только открыли, я учился на четвертом курсе электрофизического факультета ЛЭТИ. И нам очень повезло, что заведовал нашей кафедрой Константин Иванович Крылов. Этот высокообразованный и творческий, уважаемый мною человек сразу понял значение лазеров и организовал семинар для студентов (а позже первую в стране кафедру квантовой электроники в ЛИТМО). Нас собралось где-то человек десять, кто этим заинтересовался. Мы переводили все статьи, которые тогда только-только появлялись, рассказывали их друг другу. Наша самостоятельная жизнь началась вместе с появлением лазеров. Тогда казалось, что лазеры могут все. И позже жизнь это подтвердила.

Уже спустя два года после окончания института вы организовали лабораторию лазерных технологий, несмотря на то, что работа в этой области в стране только-только начиналась.

Когда мы завершали обучение, нас распределили по нашим старым специальностям, потому что официально по лазерам тогда никто еще не учил. Но те, кто посещал семинары, конечно, хотели заниматься только лазерами. После окончания института мы пришли на работу на предприятие, которое позже стало называться ЛКТБ ЛОЭП «Светлана», — это была первая организация в Советском Союзе, в которой начала развиваться микроэлектроника. Там нам поставили задачу сверлить очень маленькие  отверстия в ферритовых пластинах для устройств памяти — 100 микрон, даже еще меньше. Тогда эти отверстия сверлились ультразвуковым способом, а мы предложили делать это лазерами.

Завод «Светлана» в наши дни
Завод «Светлана» в наши дни

Директором этой организации был недавний эмигрант из США по делу Розенберга Филипп Георгиевич Старос. И он нам разрешил попробовать. Сказал: «Год вам даю, чтобы вы сделали такую пластину лазером». Мы проявили инициативу, пошли в Государственный оптический институт (ГОИ), где был построен первый лазер, договорились, чтобы нас взяли на стажировку, и нас взяли. Мы трудились без отпуска все лето. И через год все было готово. В 1965 году, как только мы сделали эту пластину, стали понятны перспективы. Тогда же мы и организовали в ЛИТМО такую первую инициативную лабораторию лазерных технологий. А позже, к началу 80-х, здесь же была организована и первая кафедра лазерных технологий.

Как делаются научные открытия? Правда, что в этом часто есть доля случайности?

Самые интересные вещи открываются по наитию. А чтобы потом разобраться, все объяснить, понять, рассчитать, безусловно, надо многое сделать. Но сначала должна возникнуть идея, которая приходит непонятно как. Хотя в одном из случаев я, наверное, могу объяснить, как все произошло. Это было в 1968 году. Тогда мы открыли термохимический метод лазерной обработки. Сейчас он получил широкое распространение, но почти 50 лет назад это было абсолютно новое явление: получается, что лазером можно было ограничивать зону химической реакции. Иными словами, реакция могла протекать только там, куда мы посветили лазером. До этого она либо шла везде, либо не шла вовсе.

Чтобы получить фотошаблон большой интегральной схемы, необходимо было потратить примерно неделю и провести 37 разных операций фотолитографии. А мы хотели заменить все эти операции лазерным испарением: мы фокусируем на тонкую пленку хрома на стекле лазерное излучение, в этом месте вещество испаряется, и таким образом, управляя пучком лазера, мы можем получить изображение.

Награждение профессора Вадима Вейко
Награждение профессора Вадима Вейко

Мы исследовали пороги испарения. Порог — это та мощность, при которой начинается испарение. Работали по такой схеме: не просто фокусировали, а проецировали рисунок. Сначала мощности хватало, а потом стало недостаточно. И никаких следов в виде прозрачных слоев испарения не было. Случайно я посмотрел на пластину под углом, и мне показалось, что там какая-то грязь. Я дыхнул на стекло, чтобы потом стереть грязь, как вдруг тот рисунок, который мы проецировали, но которого не было видно на поверхности, проявился. Потом, когда пары влаги стали высыхать, он исчез. Я второй раз дыхнул – опять то же самое. Я показал Мише Либенсону, это мой товарищ, с которым мы вместе работали. Положили эту пластину в стол. Раз в неделю я доставал ее, дышал: изображение появлялось, потом снова все высыхало и исчезало.

Прошло примерно два-три месяца, прежде чем появились какие-то идеи на этот счет, да ведь были и другие дела. Потом, наконец, в какой-то момент пришло понимание, что раз вода конденсируется по-разному, значит, меняется гидрофобность / гидрофильность. Мы поняли, что происходит какая-то химия. Позвали своего приятеля из университета, он работал выше этажом. Он пришел и посоветовал бросить этот образец в травитель для хрома. Мы бросили, но ничего не произошло. Позже оказалось, что надо было использовать алюминиевый катализатор. Достали алюминиевый провод, зачистили, надфилем заточили, получился остренький такой карандаш, поводили и действительно: все растворилось, кроме той самой области, которая была облучена.

Мы стали проверять и выяснили, что происходит окисление. Так появился термохимический метод лазерной обработки. Позже в Новосибирске заметили нашу первую публикацию в Докладах Академии наук СССР. И где-то в 1980-х годах сделали специальную машину — кольцевой генератор изображений. До ее появления дифракционные оптические элементы делали многоступенчатым методом, нужно было 12 единиц оборудования, фотомеханического и химического, и необходимо было провести ту же фотолитографию. А теперь это делается за одну операцию.

Обсерватория в штате Аризона
Обсерватория в штате Аризона

На таких машинах были сделаны уникальные вещи. Например, была одна работа совместно с Обсерваторией Стюарта, это при Университете Аризоны, где стоит самый крупный телескоп в мире, бинокулярный — там два зеркала, каждое из которых диаметром 8,4 метра. Чтобы оба этих огромных зеркала «навести на звезду», нужна очень сложная оптическая система. Она называется «нуль-корректор»: там множество элементов, а сама она размером со шкаф. Но вместо всего этого «нуль-корректора» на кольцевом генераторе был изготовлен дифракционный имитатор изображения звезды — небольшая деталь размером около 20 сантиметров, которая заменяет всю эту систему.

Над чем Вы работаете сейчас?

Сейчас мы совместно с нашими коллегами из Новосибирска пишем отчет по проекту «ориентированного фундаментального исследования», направленного, в частности, на повышение разрешающей способности. Этим методом, как нам сначала удалось показать на бумаге, а потом уже в «железе», можно получить термохимическое изображение, которое не разрешается оптически.

Вот, например, вы можете увидеть две точки, если они расположены не ближе, чем 0,6 длины волны света. Если они расположены ближе, они попросту сливаются. А термохимически, за счет того, что скорость окисления нелинейно зависит от температуры, распределения не гауссовы, а более острые, вы их можете сблизить, и все равно они будут «разрешимы». Таким образом, разрешение получается выше оптического. Это серьезное достижение, и мы уже выиграли проект российского научного фонда на продолжение работ вместе с коллегами из Новосибирска. До сих пор литография была в микронном диапазоне, сейчас она перешла в нанометровый диапазон, и в проекте мы взяли на себя обязательство сделать разрешение выше, чем 100 нанометров.

Таким способом можно делать фотошаблоны, разрешение которых будет на порядок лучше, чем у тех, что есть сейчас. Наша текущая цель — 13 нанометров, это уже глубокое УФ-излучение. Да, она пока не достигнута, но есть надежда, что в будущем мы это сделаем.

Медаль ордена «За заслуги перед Отечеством» II степени
Медаль ордена «За заслуги перед Отечеством» II степени

Как быстро, на Ваш взгляд, лазерные технологии будут развиваться дальше?

Несмотря на общие спады в экономике, средний темп роста лазерных технологий до сих пор выражается двузначными цифрами. В первые годы развития технологии росли на 20-25%, и сейчас для некоторых типов лазеров темпы роста тоже очень большие. Благодаря тому, что появляются все новые лазеры и открываются все новые свойства лазерного излучения, новые области их приложения, процесс такого активного развития продолжится. Еще в начале 21 века на съезде нобелевских лауреатов по лазерным технологиям было сказано, что лазер станет основным инструментом промышленности в 21 веке — впереди резца, фрезы. И это мы наблюдаем во многих отраслях промышленности. Например, в автомобильной и судостроительной, в авиакосмической сфере.

Связь стала оптической, читайте лазерной, и никого это давно не удивляет. Точно так же давно на повестке дня стоит и оптическая память, оптические вычислительные машины. Люди над этим работают, и на сегодняшний день это вопрос экономической целесообразности. Как мне кажется, вряд ли будут существовать чистые оптические вычислительные машины, скорее всего, будет некий синтез технологий. Информационные устройства будущего, которые предназначены для хранения, преобразования, обработки и передачи информации, будут строиться на стыке оптоэлектроники, физики магнитных явлений и оптики.

И это не будет какой-то определенный момент. Информационные устройства будущего создаются уже сейчас. В них постепенно появляются все новые элементы, а дальше таких элементов, в частности оптоэлектронных, будет все больше и больше. И мы даже не заметим, как войдем в новый мир.

Кроме научной деятельности Вы активно занимаетесь альпинизмом. Как удается находить время на спорт?

24 часа заниматься научной деятельностью невозможно. Иногда сидишь и чувствуешь, что голова устает. У меня для такого случая даже есть в кабинете специальная доска — fingerboard, на которой я подтягиваюсь. И кроме того, я со студенческих лет занимаюсь альпинизмом. Сейчас я уже устроил свою жизнь так, что каждый день после работы часов в семь я иду на тренировку — на скалодром, в зал, в бассейн. Зимой катаюсь на лыжах, летом бегаю.

А бывает, что идеи приходят где-нибудь на высоте? Или наука — отдельно, спорт — отдельно?

На скалодроме отключаешься полностью. И это очень хорошо. А идеи чаще всего приходят во сне. Бывает, что есть какие-то задачи, которые непонятно, как решать. И я уже давно выработал такой способ: всю информацию надо закачать, а потом все происходит само собой. Проснешься как-то в полусне и думаешь: «Да вот же!» Когда вы бодрствуете, сознание все критикует и сразу говорит вам, что эта идея не годится.  А во сне «цензура» отключается. С одной стороны, это даже хорошо, потому что критика порой может загубить хорошую идею на корню.

Бывают особенно активные периоды для идей, причем, если не запишешь, потом проснешься и не вспомнишь. Мне мой приятель из Америки даже подарил ручку с фонариком для этих целей. Эта ручка вместе с бумагой у меня лежит рядом с подушкой.

Если отвлечься от вершин в науке, какие вершины — теперь уже горные — планируете покорить в ближайшее время?

Прошлым летом я ходил на Казбек. А вообще у меня есть такая идея: сходить на гору, на которой никто еще не был, и назвать ее Пик ИТМО. Я года два назад придумал такой проект. Еще в 2015 году мы провели экспедицию, нашли такую гору на Памире рядом с Пиком Ленина, но не смогли тогда зайти. Мы поднялись на плечо этой вершины за три дня, но до конца пути оставалось еще метров 300 ледовой стены. Подняться за день мы бы успели, а спуститься — нет, поэтому в тот раз мы решили затею отложить. Но, в целом, мы провели разведку, поэтому, я считаю, задачу первого года выполнили. В этом году мы собираемся ехать на Памир снова, даты уже известны — с 15 июля по 5 августа. Поэтому уже скоро команда Университета ИТМО снова попробует покорить и эту вершину.

 

Редакция новостного портала
Персоны
  • Вадим Вейко

    Заведующий кафедрой лазерных технологий и систем Университета ИТМО, руководитель Международной научной лаборатории лазерных микро-и нанотехнологий Университета ИТМО

    •  
    •  
Архив по годам:
Пресс-служба