A szentpétervári egyetem fizikai és matematikai karának 1882-es elvégzése után Popov az egyetemen maradt, hogy tudományos munkára készüljön. Fizikát és elektrotechnikát tanított 1883-tól 1901-ig a Bányatiszti Iskolában, 1890-től 1900-ig pedig a Kronstadti Haditengerészeti Igazgatóság Műszaki Iskolájában. 1901-ben a fizika professzora lett a szentpétervári Elektrotechnikai Intézetben, amelynek 1905-ben igazgatója lett. Popov 1900-ban megkapta a tiszteletbeli villamosmérnöki címet, 1901-ben pedig az Orosz Műszaki Társaság tiszteletbeli tagja lett.
Popov legkorábbi kutatásai a dinamo-elektromos gépek leghatékonyabb teljesítményének elemzésével (1883) és a Hughes-féle indukciós mérleggel (1884) foglalkoztak. H. Hertz elektrodinamikáról szóló munkájának 1888-as megjelenése után megkezdte az elektromágneses jelenségek tanulmányozását, és nyilvános előadássorozatot tartott “A fény és az elektromos jelenségek közötti kapcsolat legújabb vizsgálatai” címmel. Megpróbálta megtalálni a Hertz-kísérletek nagy közönség előtt történő hatékony demonstrálásának módját, ezért vállalkozott a Hertz-oszcillátor által kisugárzott elektromágneses hullámok megfelelő detektorának megépítésére.
Azzal a tudattal, hogy a haditengerészetnek szüksége van a vezeték nélküli jelátvitelre, Popov az 1890-es évek elején az elektromágneses hullámok jelátvitelre való felhasználásának problémájának szentelte magát. A probléma megoldásának keresése két lépcsőben zajlott: először is talált egy elektromágneses hullámok kellően érzékeny detektort; másodszor kifejlesztett egy olyan készüléket, amely megbízhatóan regisztrálni tudta a Hertz-oszcillátor által kisugárzott elektromágneses hullámokat. Popov detektornak az E. Branley francia fizikus által kifejlesztett, később koherensnek nevezett rádióhullámok detektorát választotta. A koherer egy kis üvegcsőből állt, amelynek a végén két elektróda volt, és amelyet fémreszelékkel töltöttek meg. Amikor elektromágneses hullámok hatottak a kohererre, a fémreszelék elektromos ellenállása drasztikusan csökkent, és a koherer érzékenysége csökkent. Az érzékenységet azonban vissza lehetett állítani a koherer enyhe rázásával. Számos aprólékos kísérlet után Popovnak sikerült a kohérert az elektromágneses hullámok kellően érzékeny és kényelmes detektorává alakítania. A második szakasz 1895 elején fejeződött be egy “az elektromos rezgések érzékelésére és regisztrálására szolgáló készülék” – azaz egy rádióvevő – megépítésével (1. ábra). A készülék a következő, sorba kapcsolt alkatrészekből állt: egy koherens; egy polarizált relé, amely egy elektromos csengő áramkörét zárta; és egy akkumulátor, amely egyenáramot szolgáltatott. Amikor az elektromágneses hullámok hatására a koherens ellenállása csökkent, a relé működésbe hozta az elektromos csengőt. A harang kalapácsa előbb a harangot, majd a koherenst ütötte meg. A kalapács ütése megrázta a koherenst, amely ezáltal érzékeny állapotba került. Így az elektromágneses jel fogadása után a koherens azonnal készen állt egy másik jel fogadására.
1895 tavaszára Popov egy érzékeny, megbízhatóan működő vevőt épített, amely alkalmas volt a vezeték nélküli jeladásra, vagyis a rádiós kommunikációra. Adóként egy módosított Hertz-oszcillátort használt, amelyet egy Ruhmkorff-tekercs gerjesztett. Az oszcillátor rúdjainak végeire 40 cm-es négyzet alakú fémlemezeket erősített. A jelzést a Ruhmkorff-tekercs tápáramkörében lévő kapcsolóval végezte. Az első rádiótávközlési kísérleteket a fizika laboratóriumban, majd a Bányatiszti Iskola kertjében végezték. Ezekben a kísérletekben a vevőkészülék érzékelte az akár 60 m távolságban lévő adóról érkező rádiójeleket. A kísérletek során Popov észrevette, hogy a megbízható vétel távolsága növelhető, ha a vevőhöz egy függőleges vezetőt, azaz antennát csatlakoztatnak. Az Orosz Fizikai-Kémiai Társaság fizika szakosztályának 1895. ápr. 25-én (május 7-én) tartott ülésén előadást tartott a vezeték nélküli kommunikációs rendszer feltalálásáról, és bemutatta a rendszer működését. A Kronshtadtskii vestnik című újságban 1895. ápr. 30-án (május 12-én) jelent meg beszámoló az előadásáról. Egy beszámoló jelent meg 1895-ben a Zhurnal Russkogo fiziko-khimicheskogo obshchestva (27. évfolyam, 8. szám, fizikai rész) és 1896-ban ugyanebben a folyóiratban (28. évfolyam, 1. szám, fizikai rész) is.
1895-ös kísérletei során Popov megállapította, hogy vevője villámkisülésekre is reagál. Ezért egy speciális készüléket épített, amely mozgó papírszalagra rögzítette a zivatarok elektromágneses sugárzása által keltett jeleket. Ezt a később viharjelzőként ismert készüléket Popov 1895-ben és 1896-ban a légköri interferencia természetének tanulmányozására használta. Popov vevőkészülékét és viharjelzőjét a leningrádi Központi Hírközlési Múzeumban őrzik.
1895 és 1896 között Popov az általa épített készülékek továbbfejlesztésén dolgozott; előadásokat is tartott és bemutatókat tartott a készülékek működéséről. A kronstadti kikötőben 1897 tavaszán végzett kísérletei során sikerült 600 m távolságon át rádióösszeköttetést létrehoznia. 1897 nyarán hajókon végzett kísérletei során 5 km-es távolságot ért el. E kísérletek során Popov felfedezte, hogy a fémhajók befolyásolják az elektromágneses hullámok terjedését, és javaslatot tett egy módszerre a működő adóhoz vezető irány meghatározására. Az 1897-es kísérleteiben olyan elektromágneses hullámokat használt fel, amelyek hullámhossza a deciméteres és a méteres tartomány határán fekszik.
Popov ugyanebben az időszakban röntgensugarakkal kapcsolatos vizsgálatokat végzett. Oroszországban elsőként készített röntgenfelvételeket tárgyakról és emberi végtagokról.
1899-ben Popov asszisztensei, P. N. Rybkin és D. S Troitskii felfedezték a koherens detektorhatást. Ennek a hatásnak az alapján Popov megépített egy “fejhallgatós üzenetvevőt” a rádiójelek auditív vételére. Erre a találmányra 1901-ben megkapta a 6066-os számú orosz szabadalmat. Ezt a vevőkészüléktípust 1899 és 1904 között gyártották Oroszországban és a Ducreté cég által Franciaországban; széles körben használták a rádiós kommunikációban. 1900 elején Popov készülékét a Gogland sziget közelében lévő Admiral Apraksin tábornok vashajó roncsának eltávolítása során, valamint a jégtáblán a tengerre sodródott halászok mentése során használták kommunikációra. Ebben az esetben az adás távolsága elérte a 45 km-t. 1901-ben Popov 148-150 km-es távolságot ért el tényleges hajón belüli körülmények között.
Popov munkáját kortársai Oroszországban és külföldön is nagyra értékelték. Az 1900-ban Párizsban megrendezett Nemzetközi Műszaki Kongresszuson például aranyérmet kapott a vevőkészüléke. Popov eredményeit a Szovjetunió Minisztertanácsának 1945-ös rendelete külön elismerésben részesítette. A rendelet május 7-ét a rádiózás napjává nyilvánította, és létrehozta az A. S. Popov Aranyérmet, amelyet a Szovjetunió Tudományos Akadémiája a rádiózás területén végzett kiemelkedő kutatásokért és találmányokért ítélhetett oda. Az A. S. Popov tiszteletére elnevezett intézmények közé tartozik a Kronstadti Hírközlési Iskola, a Leningrádi Felsőbb Tengerészeti Iskola, az Odesszai Elektrotechnikai Hírközlési Intézet, a Központi Hírközlési Múzeum és a Rádiótechnikai, Elektronikai és Hírközlési Tudományos és Műszaki Társaság. A leningrádi utcát, amelyben Popov lakott, szintén róla nevezték el.
MUNKÁK
“Usloviia naivygodneishego deistviia dinamo-elektricheskoi mashiny”. Elektrichestvo, 1883, nos. 15-16.
“Sluchai prevrashcheniia teplovoi energii ν mekhanicheskuiu.” Zhurnal Russkogo fiziko-khimicheskogo obshchestva, 1894, vol. 26, issue 9.
“Pribor dlia obnaruzheniia i registrirovaniia elektricheskikh kolebanii.”
Zhurnal Russkogo fiziko-khimicheskogo obshchestva, 1896, vol. 28, issue 1.
“O telegrafirovanii bez provodov”. Elektrotekhnicheskii vestnik, 1897, no. 48.
O bezprovolochnoi telegrafii: Sb. st., dokladov, pisem i dr. mat-lov. Moszkva, 1959.
“An Application of the Coherer”. The Electrician, 1897, vol. 40, no. 1021.