Академику Ю. В. Гуляеву – 70 лет

М. А. Быховский,
д. т. н., лауреат Премии правительства РФ

Развитие электроники, являющейся технологической основой важнейшей области современной техники – электросвязи, определяется научными достижениями в области физики. За великими открытиями знаменитых ученых XIX в. Эрстеда, Ампера, Фарадея и Генри в области электромагнетизма последовали изобретения электромагнитного телеграфа Шиллингом и Морзе, телефона – Беллом. За исследованиями Герца и позже – Лоджа, экспериментально доказавших справедливость электромагнитной теории Максвелла, последовали изобретения Попова и Маркони, открывшие эру беспроводной связи. За открытием электрона Томсоном возникли изобретения Фореста (вакуумного диода) и Флеминга (триода) – приборов, составивших основу элементной базы радиоэлектроники в течение многих десятилетий XX в. Создание квантовой физики Планком, Эйнштейном и Бором привело к изобретению Шокли, Братейном и Бардиным в 1948 г. полупроводникового триода – прибора, совершившего технологический переворот в электронике, который колоссально ускорил развитие электросвязи и компьютерной техники. На основе квантовой теории Басов, Прохоров и Таунс создали генераторы электромагнитных колебаний оптического диапазона частот, которые открыли новое направление развития техники – оптоэлектронику, позволившую строить линии электросвязи с огромной пропускной способностью. Академик Алферов выполнил пионерские исследования в области физики и техники полупроводников, которые легли в основу создания первых отечественных транзисторов, фотодиодов, мощных германиевых выпрямителей, лазеров на основе двойных гетероструктур и другой электронной техники.

В ряду крупнейших ученых, заложивших фундамент современной радиоэлектроники, находится и выдающийся отечественный ученый, член Президиума РАН, президент Научно-технического общества радиотехники, электроники и связи им. А. С. Попова, академик Юрий Васильевич Гуляев. 18 сентября этого года ему исполнилось 70 лет.

Краткие биографические сведения

Юрий Васильевич Гуляев родился в 1935 г. в поселке Томилино Люберецкого района Московской области. В 1958 г. он окончил радиофизический факультет Московского физико-технического института.

С 1960 г. Ю. В. Гуляев работает в Институте радиотехники и электроники (ИРЭ) РАН. В 1962 г. он защитил кандидатскую, а в 1970 г. – докторскую диссертации.

В 1979 г. Юрий Васильевич был избран членом-корреспондентом АН СССР по Отделению общей физики и астрономии, а в 1984 г. – действительным членом АН СССР по Отделению информатики, вычислительной техники и автоматизации. В 1992 г. Ю. В. Гуляев стал членом Президиума РАН, он заместитель академика-секретаря Отделения информационных технологий и вычислительных систем РАН – руководитель Секции вычислительных, локационных, телекоммуникационных систем и элементной базы ОИТВС РАН, председатель Президиума Саратовского научного центра РАН. В 1988 г. Ю. В. Гуляев стал директором этого крупнейшего научного центра нашей страны после другого выдающегося отечественного ученого – академика В. А. Котельникова.

Ю. В. Гуляев – один из крупнейших ученых современности в области физики твердого тела, радиофизики, электроники, информатики и один из создателей акустоэлектроники, акустооптики, спин-волновой электроники. Его заслуги получили признание как в нашей стране, так и за рубежом.

С 1987 г. Ю. В. Гуляев – президент РНТОРЭС им. А. С. Попова. Он также президент Союза научных и инженерных организаций стран СНГ, главный редактор отечественных журналов "Радиотехника", "Радиотехника и электроника", "Прикладная нелинейная динамика" и международного – "Фотоника и оптоэлектроника".

Академик Ю. В. Гуляев известен не только как выдающийся ученый, но и как крупный педагог. С 1964 г. он преподает в МФТИ, возглавляя там кафедру твердотельной электроники и радиофизики. Юрий Васильевич является членом Высшей аттестационной комиссии, он руководитель ведущей научной школы Российской Федерации. Им подготовлено более 80 кандидатов наук, более 20 докторов наук; из них один стал академиком и один – членом-корреспондентом РАН.

Ю. В. Гуляев – автор более 400 научных статей, трех монографий, он имеет 12 международных патентов, 50 авторских свидетельств, Диплом на открытие. Юрий Васильевич сделал множество докладов на отечественных и международных конференциях.

Академик Ю. В. Гуляев ведет большую научно-организационную деятельность. По его инициативе созданы отделения ИРЭ РАН в Саратове и Ульяновске, а также Научный центр электронных диагностических систем ИРЭ РАН в Москве. Он является одним из создателей Саратовского научного центра РАН и его бессменным руководителем. Созданный по его инициативе отдел технологии микроэлектроники в ИРЭ РАН в 2002 г. выделился в отдельный Институт СВЧ полупроводниковой электроники РАН.

Основные научные достижения

Академик Ю. В. Гуляев внес значительный вклад в ряд научных направлений современной физики твердого тела и радиоэлектроники.

Свою научную деятельность он начал в 1958 г. под руководством выдающихся физиков – проф. В. Л. Бонч-Бруевича и проф. С. Г. Калашникова. Его исследования физики полупроводников касались "ударного" механизма рекомбинации носителей заряда в полупроводниках, играющего важную роль в сильно легированных или узкозонных полупроводниках, которые служат материалом для изготовления ряда важнейших полупроводниковых приборов (например, туннельные диоды, полупроводниковые лазеры, фотоприемники инфракрасного излучения и др.).

Он совместно с В. П. Плесским создал теорию электропроводности (а также ряда других свойств, например, теплоемкости) сильно легированных и компенсированных полупроводников при конечных, в том числе комнатных температурах.

Ю. В. Гуляев в работах, посвященных распространению электромагнитных волн в полупроводниках, предсказал ряд новых эффектов, один из которых позволяет создать сверхчувствительные приемники инфракрасного и миллиметрового излучения с чувствительностью ~10^-13 Вт/Гц^1/2. Он теоретически предсказал и изучил новый класс кинетических явлений в полупроводниках, связанный с увлечением электронов звуковыми волнами: акустомагнетоэлектрический эффект (Диплом на открытие № 133, 1966 г.), акустотермический и акустомагнетотермический эффекты, акустоконцентрационный эффект, приводящий к явлению звуколюминесценции, акустомагнитные эффекты.

В 1971 г. Ю. В. Гуляев предложил так называемый звукоинжекционный транзистор – первый полупроводниковый прибор с акустическим переносом заряда. Это направление в полупроводниковой электронике сегодня активно развивается.

Ю. В. Гуляев внес существенный вклад в теоретическое обоснование метода СВЧ-плазменного травления субмикронных полупроводниковых структур в условиях электронного циклотронного резонанса при пониженных температурах. На основе этого метода были созданы уникальные технологические установки.

Другим важным направлением научной деятельности академика Ю. В. Гуляева является акустоэлектроника и микроволновая акустика. Им были заложены основы этого нового направления в физике и технике твердого тела, в котором изучаются эффекты и явления, связанные с распространением высокочастотных (свыше 1 МГц) ультразвуковых волн в твердых телах и их взаимодействие с электромагнитными полями и носителями заряда. В 1964 г. Ю. В. Гуляев совместно с В. И. Пустовойтом выдвинули идею использования поверхностных акустических волн (ПАВ) в электронике и предложили слоистую структуру "пьезоэлектрик-полупроводник" в качестве базовой конструкции акустоэлектронных приборов.

В 1968 г. Ю. В. Гуляев и независимо от него одновременно американский физик Дж. Блюстейн предсказали и изучили новый фундаментальный тип ПАВ, известный в мировой литературе под названием "волны Блюстейна-Гуляева", или БГ-волны. В 1977 г. Ю. В. Гуляев совместно с A. M. Кмитой и А. С. Багдасаряном предложили новый тип преобразователя для возбуждения и приема ПАВ, основанный на емкостном взвешивании электродов и позволяющий получить наилучшие характеристики фильтров, линий задержки и других устройств на ПАВ.

Ю. В. Гуляев с сотрудниками предсказали и изучили поперечный акустоэлектрический эффект на ПАВ, на котором базируются устройства быстрого преобразования Фурье, свертки, корреляции и другой обработки радиосигналов, ввели периодические структуры на поверхности твердого тела в акустоэлектронику и создали ряд элементов обработки радиосигналов на этой основе. Перечисленные и другие работы Ю. В. Гуляева и его сотрудников, а также их российских и зарубежных коллег в области акустоэлектроники привели к возникновению нового направления в технике обработки информации, связи, радиолокации, получающего с каждым годом все большее распространение.

Большой вклад внес Ю. В. Гуляев в развитие акустооптики и ее практическое применение. Им совместно с Г. Н. Шкердиным, В. В. Проколовым и другими сотрудниками был предсказан и обнаружен ряд новых акустооптических эффектов.

Работы Ю. В. Гуляева и его сотрудников по акустооптике составили основу элементной базы ряда акустооптических устройств обработки информации – анализаторов спектра света и радиосигналов, аналого-цифровых преобразователей, акустооптических процессоров и др.

Ряд работ Ю. В. Гуляева посвящен исследованиям лазеров и волоконно-оптических элементов. Он изучил вопросы динамики и управления излучением инжекционного лазера, предложил его конструкцию с внешним резонатором, исследовал возможность использования полупроводникового лазера как приемника света, изучил вопросы СВЧ-модуляции лазеров в высокоскоростных волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС), рассмотрел общие принципы построения различных ВОЛС и их элементов, в частности, защищенных ретрансляторов для конфиденциальных ВОЛС.

Ю. В. Гуляев занимался волоконно-оптическими датчиками различных величин, в частности, электрического поля и акустических сигналов (волоконно-оптический гидрофон). Вместе с академиками Ж. И. Алферовым, Г. Г. Девятых, В. А. Котельниковым, A. M. Прохоровым и рядом других ученых и инженеров Ю. В. Гуляев был организатором работ по исследованию и практическому применению волоконно-оптической связи в нашей стране.

Вместе со своими сотрудниками Ю. В. Гуляев изучил также другие способы модуляции света применительно к проблеме ВОЛС, включая модуляторы на многомодовых световодах и непосредственную модуляцию света в волокне с помощью акустического воздействия. В работах Ю. В. Гуляева рассмотрены общие принципы построения различных ВОЛС и их элементов, в частности, защищенные ретрансляторы для конфиденциальных волоконно-оптических линий связи.

Результаты исследований Ю. В. Гуляева по спин-волновой электронике позволили предсказать существование так называемых вторых спиновых волн в ферромагнетиках. Юрий Васильевич построил их гидродинамическую теорию. Впоследствии на основе строгой квантово-механической теории положения вышеупомянутой теории были полностью подтверждены. Эти исследования привели к разработке уникальных высокодобротных фильтров для СВЧ-генераторов с чистой линией генерации и плавной перестройкой частоты, а также другие перестраиваемые фильтры и линии задержки в диапазоне СВЧ. Это новое направление в физике и технике твердого тела – спин-волновая электроника – весьма перспективно. Академик Ю. В. Гуляев входит в Международный оргкомитет ежегодных конференций по вакуумной микроэлектронике, ведет большую координационную работу по исследованиям в этой научной области в нашей стране.

Работы Ю. В. Гуляева с сотрудниками, выполненные в последние годы, посвящены проблемам создания приборов вакуумной микроэлектроники. Они по сравнению с твердотельными приборами имеют ряд важных преимуществ. Юрий Васильевич изучил функциональные возможности вакуумных интегральных схем, основанных на распределенном взаимодействии СВЧ-полей и электронных потоков, предложил ряд микроэлектронных вакуумных СВЧ-приборов с распределенным взаимодействием на основе матриц полевых эмиттеров. Ю. В. Гуляев выдвинул идею использования фулеренных нанотрубок в качестве полевых эмиттеров для приборов вакуумной микроэлектроники. Экспериментальная проверка этой идеи дает обнадеживающие результаты.

Работы в области биомедицинской радиоэлектроники начали развиваться в ИРЭ по инициативе академика Ю. Б. Кобзарева. Юрий Васильевич выполнил пионерские исследования в этой области. В 1978 г. он предложил новый, "радиофизический" подход к изучению функционирования организма человека, основанный на комплексном изучении физических полей и излучений индивидуума в процессе его жизнедеятельности. Ю. В. Гуляев совместно с Э. Э. Годиком и сотрудниками создали уникальный, полностью компьютеризированный измерительно-вычислительный комплекс для прецизионных измерений меняющихся в пространстве и во времени электрического и магнитного полей, инфракрасного, микроволнового, оптического и акустического излучений, а также микроатмосферы, окружающих человека. На основе этих исследований были разработаны новые методы ранней медицинской диагностики, являющейся основой медицины будущего. При ИРЭ РАН Ю. В. Гуляев создал Центр биомедицинской радиоэлектроники.

В ИРЭ Ю. В. Гуляев с сотрудниками предложили новую конструкцию системы сотовой радиотелефонной связи, которая позволяет существенно увеличить число абонентов, одновременно разговаривающих по телефону в одной соте, без помех друг для друга. В конструкции широко используются акустоэлектронные фильтры и конвольверы, потребляющие мало энергии. Эта конструкция может стать основой будущих персональных систем сотовой связи.

Заключение

Работы академика Ю. В. Гуляева получили всемирное признание. Он был удостоен многих наград за научные достижения. Среди них – две Государственные премии (1974 и 1984 гг.) за работы в области опто- и акустоэлектроники, премия Совета Министров СССР (1989 г.), премия им. Б. П. Константинова РАН (1991 г.), Государственная премия за работы по приборам на ПАВ (1993 г.). В 1979 г. Юрию Васильевичу была присуждена Хьюлетт-Паккардовская премия Европейского физического общества.

В 1995 г. за значительный вклад в развитие радиотехники, электроники и связи за последние 35 лет Российской Академией наук Ю. В. Гуляеву была присуждена Золотая медаль им. А. С. Попова. Он имеет ряд правительственных наград, в том числе орден "За заслуги перед Отечеством" IV и III степени.

Академик Ю. В. Гуляев избран иностранным членом Польской академии наук. Он возглавляет Российскую секцию Международного института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) и является вице-президентом Всемирной федерации инженерных организаций.

Святая Тереза Авильская, монахиня, жившая в Испании в XVI в., писала: "Кто делает упорные усилия, чтобы взойти на вершину совершенства, тот никогда не восходит на нее один, но всегда ведет за собой, как доблестный вождь, бесчисленное воинство". Действительно, в направлениях науки, которые были открыты в результате исследований, выполненных Ю. В. Гуляевым, сегодня работают многочисленные коллективы ученых и инженеров, которые используют его идеи для создания принципиально новых электронных систем. Работы академика Ю. В. Гуляева привели к созданию ряда новых отраслей промышленности. Результаты его исследований нашли применение и при разработке систем телекоммуникаций; благодаря самоотверженной работе ученого то, что вчера еще казалось неосуществимой мечтой, сегодня стало реальностью.

Академик Ю. В. Гуляев внес огромный вклад в развитие радиофизики и радиоэлектроники. Его жизнь, наполненная напряженным созидательным трудом, является ярким примером самоотверженного служения обществу.

Статья опубликована в журнале "Электросвязь" №9, 2005 г., стр. 2.
Перепечатывается с разрешения редакции.