Дмитрий Захарович Гарбузов (27 октября 1940, Свердловск (Екатеринбург) — 20 августа 2006, Принстон, Нью-Джерси ) — один из пионеров и изобретателей диодных лазеров непрерывного действия, работающих при комнатной температуре, и мощных диодных лазеров .
Первые комнатнотемпературные диодные лазеры непрерывного действия были успешно изобретены, разработаны и почти одновременно продемонстрированы в Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе в Ленинграде, Россия , группой, включавшей Гарбузова и Жореса Алферова (лауреата Нобелевской премии по физике 2000 года), [1] и конкурирующей группой И. Хаяши и М. Паниша в Bell Telephone Laboratories в Мюррей-Хилл, Нью-Джерси. Обе группы достигли этого достижения в 1970 году. Гарбузов также отвечал за разработку практических высокомощных, высокоэффективных диодных лазеров в различных диапазонах длин волн от видимого до среднего инфракрасного диапазона.
После перестройки Гарбузов, который был опытным и уважаемым ученым и менеджером в советской системе научных исследований, создал на Западе исследовательскую группу, в которой работали несколько русских ученых-эмигрантов, и которая одновременно вносила вклад в три американских коммерческих предприятия.
Дмитрий Залманович Гарбузов родился в Свердловске , Россия, в 1940 году. Его отец, Залман Гарбузов, был выдающимся инженером. Его мать — Наталья Поливода. Он женился на Галине Мининой, и у них двое детей, Алина и Дмитрий.
Гарбузов скончался от рака, диагностированного на поздней стадии, в августе 2006 года в возрасте 65 лет у себя дома в Принстоне, штат Нью-Джерси.
В 1962 году Дмитрий окончил физический факультет Ленинградского государственного университета. В 1964 году Дмитрий присоединился к группе Жореса Алферова в Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук в Ленинграде. В то время группа Алферова была одной из немногих исследовательских групп в мире, изучавших гетеропереходы в полупроводниках. В 2000 году Жоресу Алферову и Герберту Кремеру была присуждена Нобелевская премия за их пионерскую работу.
Достижение первого непрерывного диодного лазера с температурой 300ºK было описано в работе « Исследование влияния параметров гетероструктуры AlGaAs-GaAs на пороговый ток лазера и реализация непрерывного излучения при комнатной температуре» [2].
Дмитрий Гарбузов получил степень кандидата наук в 1968 году и степень доктора наук в 1979 году. В российской системе степень доктора наук является второй докторской степенью, которая присуждается подходящим кандидатам, способным руководить научными исследованиями.
Демонстрация в 1970 году первого диодного лазера комнатной температуры увенчала годы научных и технологических исследований с участием оптических полупроводников. Эти достижения идут параллельно, но отстают от революции в микроэлектронике, которая началась с транзистора , впервые продемонстрированного в 1947 году (что привело к вытеснению на рынке электроники на основе электронных ламп ). Хотя лазер уже был изобретен Чарльзом Хардом Таунсом и Артуром Леонардом Шавловом , отдельно Гордоном Гулдом и отдельно в Советском Союзе Александром Прохоровым, [3] не существовало практического лазерного « чипа », который сделал бы лазер товаром, который сегодня вытесняет более неэффективные лазеры (основанные на конструкциях с газоразрядными или импульсными лампами ) на потребительском, промышленном, медицинском и государственном рынках.
Вскоре после достижений, приписываемых Таунсу и Шавлову, была признана возможность лазерной генерации в полупроводниковом приборе. Главным крупным достижением стало наблюдение в 1962 году почти 100% внутренней эффективности при преобразовании пар электронов и дырок в фотоны в полупроводниковых приборах GaAs в лаборатории Массачусетского технологического института Линкольна , RCA Laboratories и Texas Instruments , Inc., вскоре после этого последовала демонстрация первого диодного лазера компаниями General Electric и IBM . Новые полупроводниковые лазерные приборы работали только при криогенных температурах (обычно при температуре жидкого азота , то есть при 77 К или –196 °C). Для практического использования необходимо было продемонстрировать действие диодного лазера, непрерывного излучения, при комнатной температуре.
Изобретение первого диодного лазера комнатной температуры в Советском Союзе произошло в атмосфере интенсивной конкуренции и секретности времен Холодной войны , хотя и со спорадическими научными контактами на международных конференциях и во время политически санкционированных международных визитов. Вопрос о первенстве изобретения обсуждался на протяжении многих лет. Однако сегодня ученые, занимающиеся полупроводниковыми лазерами, сходятся во мнении, что ключевая концепция конструкции, которая позволила создать диодный лазер комнатной температуры, а именно конструкция с двойной гетероструктурой, была изобретена в Советском Союзе в 1964 году Рудольфом Ф. Казариновым и Жоресом Алферовым, как указано в российской патентной заявке, поданной в том же году. За это изобретение и несколько других основополагающих вкладов в полупроводниковые лазеры Рудольф Ф. Казаринов получил премию 1998 года в области квантовой электроники Общества фотоники IEEE (см. ниже в разделе «Ссылки»).
Хотя Нобелевский комитет убедился в том, что российская группа, в которую входил Дмитрий З. Гарбузов под руководством Жореса Алферова, достигла непрерывной генерации с комнатной температурой раньше, чем конкурирующая группа Хаяши и Паниша из Bell Labs, дискуссия по этому вопросу продолжается, и, возможно, этот вопрос никогда не будет окончательно решен.
Сегодня, в результате достижений Гарбузова и других ученых, диодные лазеры продолжают превращать лазер в широкодоступный инженерный компонент. Лазерные чипы встроены во многие продукты, которые сегодня воспринимаются как должное, такие как CD, DVD, лазерные принтеры и волоконно-оптические коммуникации. Другие устройства, использующие технологию полупроводниковых лазерных чипов, включают системы освещения, локации и спектроскопические сенсорные системы многих типов, а также лазерную сварку, резку и инструменты для обработки, такие как те, которые сейчас широко используются производителями автомобилей. Кроме того, те же принципы, впервые разработанные Гарбузовым и Алферовым, лежат в основе продолжающейся революции в твердотельном освещении на основе нитрида галлия с высококачественными высокоэффективными фосфорно-светодиодными светильниками, которые теперь доступны потребителям по доступным ценам.
В последующие годы Гарбузов разработал самые мощные диодные лазеры на длинах волн от 0,8 до 2,7 мкм, представив новую и революционную конструкцию лазера для достижения этой цели, и внес большой вклад в создание новых лазерных устройств и предприятий, которые их производили.
В 1979 году Гарбузов стал заведующим Лабораторией полупроводниковой люминесценции и инжекционных излучателей Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе. Под его руководством были исследованы гетеропереходы четверных твердых растворов InGaAsP/InP. Лазеры на основе таких структур являются основой современной оптической связи.
Он руководил исследованиями эффектов переизлучения в двойных гетеропереходах. Его группа в ФТИ им. А.Ф. Иоффе установила почти 100% внешнюю эффективность люминесценции в гетероструктурах GaAlAs. Это дало начало еще одному практическому применению — новому классу полупроводниковых алфавитно-цифровых дисплеев. В 1987 году Гарбузов и его коллеги были удостоены за это достижение Государственной премии, второй по величине гражданской награды в бывшем Советском Союзе.
Следующим шагом в его научной жизни стали диодные гетероструктурные лазеры без алюминия. Он предложил и разработал лазеры с длинами волн 0,75-1,0 мкм, в том числе видимого (красного) диапазона.
В 1991 году Гарбузов стал членом-корреспондентом Российской академии наук.
После распада Советского Союза Гарбузов получил премию Гумбольдта за свою работу над диодными лазерами без алюминия, а вместе с ней и финансовую поддержку на один год работы в Германии. Он использовал премию для продолжительного визита в 1992 году для проведения исследований распределенных лазеров обратной связи InAlGaAs/InGaAs в лаборатории Дитера Бимберга в Техническом университете Берлина . [4]
В 1994 году, после годового визита с группой Маниджи Разеги в Северо-Западном университете в Эванстоне, штат Иллинойс, он решил присоединиться как к Принстонскому университету , так и к Sarnoff Corporation (ранее RCA Laboratories, а сегодня интегрированной как часть материнской компании SRI International ) в Принстоне, штат Нью-Джерси. В 1997 году к нему присоединился давний соратник Виктор Б. Халфин, теоретик физики полупроводников.
Гарбузов продолжал совершенствовать характеристики полупроводниковых приборов в обоих институтах и позже стал старшим членом технического персонала в Sarnoff Corporation, где он оставался до мая 2000 года. В Sarnoff Гарбузов работал над лазерами на основе антимонида, демонстрируя рекордные длины волн 2,7 мкм. В то же время он оказал значительное влияние на высокомощные диодные лазеры и их гетероструктуры, представив «расширенный волновод», концепцию, которая теперь служит основой для всей отрасли, производящей высокомощные лазеры для промышленного применения (патент США 5,818,860).
В 2000 году Гарбузов стал одним из основателей Princeton Lightwave Inc., где он был вице-президентом по исследованиям, где он продолжил свою работу над мощными полосковыми лазерами. Работа Гарбузова привела к приобретению части PLI группой TRUMPF, производителем промышленного лазерного оборудования для формовки и производства металлов.
Нобелевский комитет присудил Нобелевскую премию по физике 2000 года Жоресу Алферову как руководителю советской группы, открывшей и изобретшей диодный лазер, работающий при комнатной температуре. [5]
В 1972 году доктор Гарбузов вместе с доктором Алферовым и другими коллегами был удостоен Ленинской премии, высшей гражданской награды в Советском Союзе того времени. Название Ленинской премии было «За фундаментальные исследования гетеропереходов в полупроводниках и создание новых приборов на их основе». [6]
Гарбузов вместе со своей командой получил в 1987 году Государственную премию — вторую по величине награду, присуждаемую в Советском Союзе.
В 1991 году Гарбузову было присвоено звание академика Российской академии наук .
В 1992 году Гарбузов получил премию Гумбольдта .