Мир лазеров и оптики в мире людей

В 1964 году Нобелевская премия по физике была присуждена советским ученым Александру Михайловичу Прохорову и Николаю Геннадьевичу Басову за "фундаментальную работу в области квантовой электроники, которая привела к созданию генераторов и усилителей, основанных на лазерно-мазерном принципе". Они считаются создателями лазера. LASER - акроним от английского «Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation» («усиление света посредством вынужденного излучения»). Таким образом, российские ученые и разработчики технологий на основе лазерной техники вправе считать себя наследниками сделавших открытие, которое используется практически во всех отраслях от машиностроения до медицины.

В начале марта в столичном «Экспоцентре» на площади в шесть тысяч квадратных метров развернулась 12-я международная специализированная выставка лазерной, оптической и оптоэлектронной техники "Фотоника. Мир лазеров и оптики - 2017". На стендах различных фирм, институтов и предприятий представлены системы освещения на диодных лазерах, семейства газовых и волоконных лазеров, многослойные оптические носители информации, технологии межкомпонентной оптической связи на основе волноводных систем, солнечные фотоэлектрические модули, газоанализаторы, различные электронные компоненты и модули. Страны, представленные на выставке: США, Германия, Китай, Швеция, Франция, Армения, Беларусь. Отрадно, что самая значительная часть экспонентов – российские компании, разрабатывающие и производящие оригинальный высокотехнологический продукт.

Причем среди приборов и систем, выставленных на стендах не только большие промышленные образцы, но и вполне утилитарные приборы, используемые практически в повседневной жизни. Так на стенде «Лазерный центр» инженер компании Константин Дементьев демонстрирует мобильную систему лазерной маркировки, которая уже востребована в десятках городов страны.

К. Дементьев: «Этот удобный компактный аппарат на основе газового лазера мощностью двадцать ватт может моментально промаркировать поверхность любой формы из металла, стекла, пластмассы, дерева… Наша продукция пользуется устойчивым спросом. Мы стараемся поддерживать связь с клиентами, даем гарантию, осуществляем обслуживание, обновляем программное обеспечение. Бывают случаи, когда через десять лет возвращаются покупатели и просят сменить начинку на более современную. У нас работает около ста человек, не самый большой коллектив, но кроме Москвы компания представлена филиалами в Казани, Екатеринбурге, Нижнем Новгороде, Белоруссии, Германии.  Конечно, в последние годы конкуренция со стороны азиатских производителей подобной техники стала значительно серьезнее. Это прежде всего связано с ростом курса валют. К сожалению, не все комплектующие производятся в нашей стране, и приобретение их в Европе удорожает как системы маркировки, так и системы лазерной обработки, сварки и резки, которые мы тоже разрабатываем и производим. Но те, кто стремится приобрести более качественный аппарат, а не гонится за меньшей ценой, выбирают наши системы».

Название выставки, термин «фотоника» был предложен в 1967 году ленинградским физиком Александром Терениным, как «область науки, изучающая совокупность взаимосвязанных фотофизических и фотохимических процессов, происходящих при поглощении света веществом». Таким образом, лазерные технологии не единственные на выставке. 

На стенде инновационного центра «Сколково» представлены резиденты из различных городов России. Компания из Санкт-Петербурга «Микросенсор технолоджи» - это всего тридцать сотрудников. Однако они могут предложить прототип прибора, который, как утверждает маркетолог Михаил Григорьев, не имеет аналогов: «Это миниатюрный светодиодный анализатор для измерений спектров поглощения в диапазоне 1,3-2,3 мкм. Его предполагаемая стоимость около шестисот евро, в то время как современный прибор с такими характеристиками может стоить пять тысяч и имеет внушительные размеры. Наша разработка оснащена модулем беспроводной передачи данных, что позволяет использовать ее там, куда поместить стандартный прибор невозможно. Его область применения широка. Контроль влажности, экспресс-анализ пищи, контроль толщины материалов, определение содержания воды в нефти, анализ биоматериалов – контроль сахара в крови или моче». 

Эти примеры утилитарного применения высоких технологий лишь показывают горизонт их использования и нисколько не отменяют того факта, что выставка является местом встречи руководителей крупнейших предприятий, возможностью для заключения крупных контрактов и получения госзаказов. А тем временем области применения лазерной техники постоянно расширяются. Для того чтобы представить лишь некоторые направления ее использования, достаточно посмотреть на тематику выставки:  

Лазерное оборудование для резки, сварки, маркировки и других технологий обработки материалов. Причем практически любых – метал, дерево, композит, пластмассы, стекло…

Лазерно-оптическая контрольно-измерительная аппаратура. Диапазон измерений таких приборов от размера длины волны до расстояния между планетами. Именно лазером измеряется орбита луны: благодаря отправленным на спутник Земли специальным отражателям, сегодня это расстояние измеряется с точностью до нескольких сантиметров.

Фото: Victor Johansson/flickr.com

Оборудование технического зрения, сенсоры, детекторы. В геологоразведке во многом упростился поиск полезных ископаемых, когда на основе лазерной спектроскопии комбинационного рассеяния - то есть с воздуха - приборы стали обнаруживать месторождения, и больше не трубуется нарушать целостность почвы. Лазерный сенсор делает это с точностью до 95% с высоты в тысячу метров от поверхности земли.

Приборы ночного видения, оптические и лазерные прицелы. Это приборы двойного назначения. Сюда же можно отнести армейские дальномеры, целеуказатели и системы обнаружения, разработанные военно-промышленным комплексом. На «умном» оружии используются системы лазерного наведения в инфракрасном  диапазоне.

Оптоэлектроника, нанофотоника. Перспективный раздел фотоники разрабатывающий материалы, имеющие нанометровые размеры, который рассматривается как альтернатива современной электроники. Изготовление и исследование наноразмерных оптических резонаторов имеет огромную практическую ценность.

Оптические системы регистрации, хранения, обработки и передачи информации. Сейчас это очень развитая и постоянно трансформирующаяся сфера применения современной оптики. Переход на оптоволоконные системы осуществился уже достаточно давно. Использование голографических методов хранения информации тоже не является новинкой. Более того, к примеру, оптические диски которые на протяжении четверти века казались универсальным средством хранения уже уступают место другим носителям и технологиям, однако, с точки зрения надежности, все эти методы никогда не будут полностью забыты.

Биомедицинское оборудование на основе фотонных технологий и лазерная медицина. К лазерному скальпелю в хирургии уже все давно привыкли, но современные методы лечения с использованием последних технических решений позволяют медикам успешно разрабатывать методы низкоэнергетической лазерной терапии и эффективно лечить множество заболеваний от стенокардии и пневмонии до бронхиальной астмы и язвы желудка. Медицинские тепловизоры используются уже несколько десятилетий и позволяют быстро и качественно проводить первичную диагностику. И само собой лазеры широко используются в медицине косметической.

Фото: Eduardo Garcia Cruz/flickr.com

Фотоэлектроника, солнечная энергетика. Контроль качества на производстве, создание сверхточных таймеров,  измерение частиц, все это можно решать в рамках фотоэлектроники. Ну а передача солнечной энергии с орбиты на землю, а не генерирование на поверхности невозобновляемыми источниками - задача ближайшего будущего энергетики, которую возможно решить, используя мощные лазеры.

Естественно на выставке были представлены сферы использования лазерных технологий в быту, с которыми часто сталкивается любой человек, особенно в городах:  дисплеи, оборудование для световых шоу; светодиоды, светотехника, системы подсветки и освещения; голографическое оборудование и материалы; лазерные технологии в рекламе, производстве сувениров.

Фото: Raita Futo/flickr.com

Источник: