Altechna nuotr.

Andrius JOVAIŠA

Lazeriai jau kelis dešimtmečius yra viena stipriausių Lietuvos mokslo ir pramonės sričių. Artimiausioje ateityje situacija tik gerės, nes visame pasaulyje jaučiamas lazerinių technologijų bumas, kuris kilstelės lietuvius lazerininkus dar aukščiau.

Šių metų pradžioje lietuvių lazerių įmonė „Altechna R&D“ pardavė savo sukurtą stiklo pjaustymo technologiją JAV kompanijai „Corning“. Ši amerikiečių bendrovė turėtų būti pažįstama daugeliui žmonių: ji gamina išmaniųjų telefonų ir planšečių ekranus dengiantį stiklą „Gorilla Glass“, kuris yra ypač atsparus įbrėžimams ir dužimui. Beje, šiemet 165 metų jubiliejų švenčianti „Corning“ yra viena seniausių pasaulyje stiklo pramonės įmonių – būtent jos inžinieriai ir chemikai sukūrė daugelį ištvermingo stiklo produktų: automobilių žibintus bei stiklus, televizorių kineskopus ar karščiui atsparius virtuvinius indus.

Lietuvių įmonės „Altechna R&D“ sukurta lazerinė technologija leis labai preciziškai pjaustyti „Corning“ gaminamą grūdintą stiklą. Pjaustant šį stiklą kitomis technologijomis susidaro daug atliekų, be to, atsiranda mikroskopinių įskilimų, kurie, ekranui patyrus smūgį, tampa telefono ar planšetės vaizdą gadinančio įskilimų „voratinklio“ pradžia.

Šis sandoris – labai rimtas žingsnis Lietuvos lazerių pramonės sričiai, mat, ko gero, pirmą kartą istorijoje lietuviška lazerinė technologija bus naudojama tokio masto industriniame procese.

Beje, „Altechna R&D“ savo veiklą pradėjo 2007-aisiais, kai atsiskyrė nuo šiemet 20-metį švenčiančios lazerių produktus ir komponentus gaminančios bendrovės „Altechna“. „Tikiuosi, kad šis sandoris padės visai Lietuvos lazerių sričiai pasiekti daugiau klientų industrijoje, mat dabar daugiausia dirbame su akademiniais klientais – universitetais bei laboratorijomis“, – džiaugiasi „Altechna“ direktoriaus pavaduotojas Tomas Jankauskas.

Pasak jo, daugiau nei 700 mokslininkų, inžinierių ir kitų profesionalų vienijanti Lietuvos lazerių pramonė stovi prie naujo proveržio slenksčio.

Ultratrumpų impulsų lazeriai pamažu išeina iš laboratorijų ir randa panaudojimą pramonėje.

Šis optimizmas tikrai pasvertas: pasaulinės lazerių rinkos tyrimai rodo, kad artimiausiu metu jos laukia rimtas augimo bumas. Naujausi moksliniai pasiekimai ir inžineriniai sprendimai trijose pagrindinėse lazerių taikymo srityse – gynybos, medicinos ir pramonės – atveria kelią naujoms technologijoms. Štai, tarkime, „MarketsandMarkets“ tyrimų kompanijos duomenimis, pasaulinė lazerių sistemų, skirtų gynybai, rinkos vertė 2020-aisiais turėtų siekti beveik 3 mlrd. JAV dolerių. O remiantis „BCC Research“ prognozėmis, jau po trejų metų medicininių lazerių taikymo rinkos vertė peržengs 8 mlrd. dolerių ir pasieks prieškrizinį lygį.

Todėl žvilgtelėkime į minėtas tris sritis, kuriose lazeriai gali sukelti naujas revoliucijas, – galbūt tai taps dar vienu argumentu jaunuoliams stoti į fizikos specialybę, kuri bus ne tik įdomi, bet ir neleis badauti.

Galingi ir tikslūs impulsai

„Mūsų įmonės fokusas – įvairūs optiniai komponentai, skirti pasiekti ypač aukštos galios ir ypač trumpus lazerių impulsus, kurie šiandien sulaukia vis daugiau medžiagų apdirbimo pramonės dėmesio“, – teigia T.Jankauskas.

Viena šios pramonės sričių ir yra minėtas atsparaus stiklo pjaustymas lazeriais, skleidžiančiais šviesos pliūpsnius, kurių trukmė – vos kelios dešimtys femtosekundžių. Toks ultra­trumpas impulsas turi pakankamai galios, kad perpjautų net ir kiečiausią grūdintą stiklą, tačiau trunka taip trumpai, kad nespėja įkaitinti aplink esančios medžiagos. Kitos pjaustymo technologijos įkaitina aplink pjūvį esančią medžiagą ir dėl to susidaro įvairių įtrūkimų bei įskilimų, galinčių pagreitinti „Gorilla Glass“ ekrano ar iš ypač kieto safyro išpjauto vaizdo kameros stikliuko skilimą.

Kita sritis, kurioje lazeriai savo tikslumu lenkia bet kokią kitą technologiją, – tai automobilių pramonėje naudojamų degalų purkštukų gamyba. Šiuolaikiniuose automobiliuose svarbiausia, kad degalai variklyje sudegtų kuo efektyviau, – taip mažiausiomis sąnaudomis pa­siekiama maksimali galia ir kartu į atmosferą išmetama mažiau kenksmingų medžiagų. Todėl degalų purkštukuose būtina išgręžti labai mažas ertmes, pro kurias perėję degalai virstų vienodais mikroskopiniais lašeliais, tolygiai sudegančiais ir suteikiančiais automobilio varikliui geriausią trauką.

Lazeriai taip pat naudojami ypatingo tikslumo reikalaujantiems kraujagyslių implantams – stentams pjaustyti. Tai smulkus, išplečiamas tinklinis vamzdelis, pagamintas iš nerūdijančio plieno arba kobalto lydinio. Jis įvedamas į užkalkėjusią kraujagyslę, kurioje specialus įtaisas jį išplečia, ir atkuriamas normalus kraujo tekėjimas.

Ultratrumpų impulsų lazeriai yra tobuli visiems panašiems darbams, mat esant tokiai energijai ir impulso trukmei beveik visos pjaunamos medžiagos „elgiasi“ panašiai ir įmanoma išlaikyti pjūvių preciziškumą.

Tiesa, tik per pastaruosius penkerius metus tokių lazerių kaina bei efektyvumas priartėjo prie ribos, kai pramonė pradeda galvoti apie kitų medžiagų apdorojimo technologijų pakeitimą šviesa.

"Altechna" nuotr.

Šviesos skalpelis

Vis dėlto dažniausiai lazeriai asocijuojasi su medicina. Čia ultratrumpi šviesos impulsai padeda labai preciziškai „pjaustyti“ įvairiausius organizmo audinius. Tarkime, per trumparegystės ir toliaregystės korekcijos operacijas tokiais lazeriais labai tiksliai „nurėžiamas“ ragenos sluoksnis. Ultratrumpi lazerių impulsai medicinoje turi tą patį privalumą, kaip ir pjaustant stiklą ar kitas medžiagas: perteklinės šilumos susigeneruoja labai mažai, todėl nepažeidžiami šalia esantys audinių sluoksniai. Tad po operacijos praėjus keliolikai valandų pacientas nebejaučia jokio diskomforto ar skausmo. Šiandien oftalmologijoje lazeriai beveik visiškai išstūmė įprastus skalpelius.

Pasak T.Jankausko, lazeriai jau naudojami ir per kitas chirurgines operacijas, mat jie ne tik tiksliai pjauna, bet ir dėl sukeliamo fototerminio efekto „uždegina“ pjūvio kraštus, taip leisdami kontroliuoti kraujavimą. Ultratrumpų impulsų lazeriai jau kurį laiką naudojami ir diagnostikoje, pavyzdžiui, genomo skvenavimui, vėžio, Alzheimerio, kitų su senatve susijusių ligų nustatymui bei tyrimams.

Medicinoje jau daug seniau pradėti naudoti ir kiti – ilgesnių impulsų ar nuolatinio veikimo lazeriai. Štai stomatologijoje lazeriai naudojami ne tik visiems pažįstamai procedūrai – plombų sukietinimui, bet ir dantenų bei kitų audinių higienai. Prieš kelerius metus JAV kompanija „Biolase“ sukūrė lazerį, kuris turėtų pakeisti įprastus grąžtus: toks dantų gydymas yra neskausmingas, be to, mažiau, palyginti su mechaniniu gręžimu, pažeidžiamas dantis.

Plastinės chirurgijos srityje lazeriai irgi naudojami seniai ir nieko net nestebina, o ultratrumpų impulsų panaudojimas tik gausina daugelį šio tipo operacijų.

O štai Lidso universiteto mokslininkai prieš pusę metų pristatė „GlucoSense“ prietaisą, skirtą cukraus kiekiui kraujyje nustatyti, ir tam nereikia durti į pirštą. Gliukozė kraujyje sugeria tam tikro bangos ilgio šviesą, taigi lazeriu pašvietus į pirštą ir stebint atsispindėjusią šviesą galima nustatyti jos koncentraciją kraujyje.

"Altechna" nuotr.

Žvaigždžių karai

Ko gero, tokių lazerinių „blasterių“, kokius naudoja „Žvaigždžių karų“ herojai, dar ilgai nebus sukurta, tačiau lazerių sričiai atsiveria labai platūs horizontai gynybos pramonėje. Tarkime, įvairūs lazeriniai radarai, kitaip žinomi kaip lidarai, naudojami tiek įvairių ginklų taikikliams, tiek ypač tikslių kovinių raketų suvedimui į taikinius, tiek preciziškų žemėlapių sudarymui.

Lazerių gynybos sprendimai ypač aktyviai kuriami Izraelyje – šios šalies kompanijos šiandien patenka į svarbiausių „Altechnos“ klientų penketuką. „Negaliu nei patvirtinti, nei paneigti, ar mūsų gaminami optiniai komponentai naudojami tokiose sistemose“, – juokiasi T.Jankauskas.

Štai, pavyzdžiui, jau daugiau nei 10 metų veikianti Izraelio priešraketinės gynybos sistema „Iron Dome“ iki šiol lazerius naudojo tik taikiniams nustatyti. Prieš porą metų šią sistemą gaminanti įmonė „Rafael“ pristatė „Iron Beam“ priešraketinę sistemą, naudojančią aukštos energijos lazerį, galintį sunaikinti įvairias raketas. Taip pat Izraelio kompanija „Elbit“ gamina specialią lazerinę sistemą „C-Music“, kuri bus montuojama keleiviniuose orlaiviuose ir skirta mažesnėms, nuo peties paleidžiamoms raketoms nukenksminti.

Prieš kelis mėnesius „Boeing“ pristatė savo sukurtą mobiliąją lazerinę sistemą „Compact Laser Weapon System“, skirtą skraidyklėms, vadinamoms dronais, numušti. Vis labiau pingantys ir populiarėjantys dronai labai paprastai valdomi išmaniuoju telefonu ir gali nešti sprogmenis, šnipinėti ar tiesiog trukdyti lėktuvams leistis oro uoste. O šis ginklas geba per kelias sekundes nusitaikyti ir sunaikinti tokią skraidyklę.

Vis dėlto patys įspūdingiausi lazeriniai projektai dar laukia ateityje. Štai, pavyzdžiui, Čekijoje, Vengrijoje ir Rumunijoje dar tik pradedamas jungtinis projektas „Extreme Light Infrastructure“ (ELI) turėtų leisti mokslininkams sukurti tokį galingą lazerį, kuris ateityje taptų alternatyva dalelių greitintuvams.

„ELI projektas turėtų tapti lazerių srities CERN ir dar labiau paskatinti lazerių populiarumą, ypač Rytų ir Centrinėje Europoje, tad darbo nepritrūks“, – prognozuoja T.Jankauskas.

Užs. Nr. VPL1212

Savo pasiekimais mokslo ir lazerių pramonės srityje fizinių mokslų daktaras Romualdas Danielius lyginamas su Billu Gatesu ar Steve‘u Jobsu. „Tai žmogus reiškinys“, – sutartinai tikina jo kolegos.

„Jei ne Romualdo Danieliaus smegenys, matyt, nebūtų ir Lietuvos lazerinių prietaisų kūrimo, gamybos ir mokslinių tyrimų įmonės „Šviesos konversija“ (užsienyje žinomos kaip „Light Conversion“)“, – konstatuoja fizinių mokslų daktaras, įmonės generalinis direktorius Algirdas Juozapavičius.
Daugiau nei dvidešimtmetį su Lietuvos mokslo ir nacionalinės pažangos premijos laureatu dirbantis A.Juosapavičius tikina, kad R.Danielius – autoritetinga asmenybė. „Tiek dėl savo mentaliteto, tiek dėl išsilavinimo šis mokslininkas ir jo sugebėjimai jau ne vieną dešimtmetį vertinami visame pasaulyje. Nors abu esame diplomuoti fizikai, R.Danielius – dar ir apsigimęs inžinierius“, – „Šviesos konversijos“ mokslo direktorių charakterizuoja jo bendradarbis.
Bene ryškiausiai prie mokslinio R.Danieliaus kelio prisidėjęs Lietuvos lazerių asociacijos prezidentas bei Vilniaus universiteto profesorius emeritas Algis Petras Piskarskas vadina šį žmogų lietuviškuoju Billu Gatesu arba Steve‘u Jobsu.
„Visai taip kaip B.Gatesas, pirmąjį savo kompiuterį kūręs garaže, R.Danielius savo prietaisų dalis konstravo namuose prie tekinimo staklių. Ir nors šiandien „Šviesos konversijoje“ jis eina reikšmingas mokslo direktoriaus pareigas, yra kone pagrindinis šios įmonės savininkas, daugelį darbų vis dar atlieka pats. Iš vienos pusės, tai atskleidžia jo kuklumą, tačiau kartu byloja ir apie labai platų akiratį, išmanymą. Manau, tai viena esminių priežasčių, kodėl „Šviesos konversija“ tiek pagal metinę apyvartą, tiek pagal pelningumą tapo savo rinkos lydere“, – dėmesį atkreipia lazerių mokslo Lietuvoje pradininkas.

Į verslą atvedė įgimtas genialumas
Pagrindinės „Šviesos konversijos“ įmonės produktų grupės šiuo metu yra dvi: „Topas“ ir „Orpheus“ serijų optiniai parametriniai stiprintuvai (kainuojantys nuo 20 iki 50 tūkst. eurų) bei femtosekundiniai lazeriai „Pharos“ (vieneto kaina siekia 150 tūkst. eurų). Šių produktų rinka dvejopa – mokslinė ir pramoninė.
Mokslininkai naudoja „Šviesos konversijos“ įrangą moksliniams tyrimams ir eksperimentams atlikti, o pramonės rinkai gaminami konkretūs daiktai. „Šviesos konversijos“ tiekiama įranga naudojama naujos kartos automobilių lempoms, sudėtinėms mobiliųjų telefonų dalims bei medicininiams implantams – stentams gaminti.
Nepaisant to, kad parametrinių stiprintuvų rinka gana siaura, „Šviesos konversija“ per metus jų pagamina apie 150–160 vienetų, o tai sudaro apie 80 proc. pasaulinės rinkos. Didžioji dalis įmonės produkcijos iškeliauja į Europą, JAV, Japoniją, tačiau dalis lieka ir Lietuvoje. Kaip atskleidžia įmonės atstovai, per 2013 m. Lietuvoje parduota produkcijos, vertos 2,3 mln. Lt. Iš dalies tai galima laikyti ir Lietuvos valdžios nuopelnu (mokslinėms įstaigoms skyrus finansavimą, perkama šiuolaikiška techninė įranga).

Ne tik visą šį tekstą, bet ir visus kitus šios savaitės “Veido” straipsnius galėsite perskaityti išsiuntę žinutę numeriu 1390 ir įrašę “veidas 292014″ bei įvedę gautą kodą.

Žinutės kaina 4 Lt. Plačiau http://www.veidas.lt/veidas-nr-29-2014-m

Ko būtų verta mokslinė fantastika be lazerio spindulių? Nuo nešiojamų spindulinių ginklų iki kosminiuose laivuose montuojamų turbolazerių – populiariausias futuristinis ginklas privalomai svaidysis ryškiais, spalvotais energijos pliūpsniais.

Visgi XXI a. pradžioje kulkos vis dar yra auksinis žalojimo per atstumą standartas. Nors JAV ir kitų valstybių kariuomenės nenutraukia „nukreipiamos energijos“ ginklų tyrimų, dėl kurių vieną dieną lazeriniai ginklai gali pasiekti mūšio lauką, rašo lifeslittlemysteries.com.

Lazeriai jau šiais laikais kariškių naudojami kaip taikymosi, nukreipimo ar komunikavimo priemonė, tačiau paversti juos pačius ginklais kol kas trukdo gana rimtos technologinės kliūtys. Tam tikrais nišiniais atvejais lazeriai iš tiesų būtų idealus pasirinkimas. Bet visgi mažai tikėtina, kad jie kada nors visiškai pakeis raketas ir kulkas, kaip rodoma mokslinės fantastikos karo filmuose.

„Joks įprastinis ginklas nėra panacėja. Tai kodėl gi turėtume tikėtis, kad nukreipiamos energijos ginklai būtų kitokie?“, – klausia buvęs Los Alamos nacionalinės laboratorijos (JAV) direktoriaus pavaduotojas Douglasas Beasonas.
Kodėl lazeriai?

Lazerio spinduliai – tankūs fotonų srautai, generuojami sužadinant atomus skystyje, dujose, kietame kūne ar elektronų sraute . Ginklų kūrėjus lazeriai domina dėl to, kad jie gali šaudyti greičiau nei bet kokie įprastiniai ginklai. „Energiją galima perduoti šviesos greičiu“, – sakė D. Beasonas.

Be to, tokiais ginklais taikinį galima pasiekti idealiai tiksliai ir turint potencialiai nesibaigiančius amunicijos išteklius. „Juos dar vadina neribotomis apkabomis. Vietoje galimybės iššauti vieną ar kelis kartus jus riboja tik panešamos energijos kiekis“, – teigė mokslininkas.
Bandymai baigiasi liūdnai

Taigi, nenuostabu, kad ginkluotosios pajėgos fotoniniais ginklais domisi. Tačiau pažanga šioje srityje tikrai nešviečia.

Buvusio JAV prezidento Ronaldo Reagano pradėta Strateginės gynybos iniciatyva, kurioje buvo numatyta, kad paleistas atomines bombas iš orbitos numušinės palydovuose sumontuoti lazeriai. Bet praėjusio šimtmečio devinto dešimtmečio pabaigoje tokios idėjos buvo pajuoktos kaip „Žvaigždžių karai“ ir atšauktos.

Dar du garsūs mėginimai – JAV Karinių oro pajėgų skraidantis lazeris ir JAV karinio laivyno Laisvųjų elektronų lazeris – atitinkamai lėktuvas ir laivas – buvo atšaukti praėjusiais metais, praėjus daugiau nei dešimtmečiui pastangų paversti juos realybe.
Šiuos projektus pasmerkė susirūpinimas dėl biudžeto ir techniniai sunkumai, bet kitos programos vis dar vykdomos. Pagrindinė problema – sukaupti pakankamai energijos, kad būtų „maitinamas“ maždaug 100 kilovatų lazeris (manoma, kad maždaug tokia energija būtina koviniam lazerio efektyvumui). „Strateginio tipo ginklams energija yra didysis baubas“, – aiškina D. Beasonas.

Kaip teigia šis mokslininkas, „ginklai žaloja dviem skirtingais būdais“. Vienas yra judesio kiekio perdavimas – įsivaizduokite smūgio ašmenimis jėgą ar skriejančią kulką – o kitas yra kinetinės energijos perdavimas.

Vadinasi, norint, kad ginklo efektyvumas būtų didžiausias, jis turi būti masyvus ir judėti labai greitai.

„Kulkos yra labai efektyvios, nes jų masė yra didelė“, – aiškina D. Beasonas. Tuo tarpu fotonai – lazerio „kulkos“ sudėtinės dalys – masės neturi. Kad su lazeriais būtų išgautas kinetinės energijos tipo žalojimas, „reikia siaubingai daug energijos ir dar reikia sugebėti ją laikyti“, – sakė amerikietis.
Pykšt-pokšt

Esant pakankamam finansavimui tokio tipo ginkluotę galbūt įmanoma būtų parengti per dešimtmetį, mano D. Beasonas. Ateities mūšio laukuose lazeriais gali būti pleškinami nepilotuojami priešų lėktuvai, raketos ir laivai.

Tuo tarpu mažesnės galios lazeriai – vystomi lygiagrečioje tyrimo srityje – jau gali būti naudojami realiomis sąlygomis. Pavyzdys yra ant karinių transporto priemonių montuojamas „Active Denial System“ (ADS) kompleksas. Šis taktinis įrenginys naudojamas ne prieš metalą, o prieš žmones.

ADS skleidžia koncentruotus infraraudonosios šviesos spindulius, dėl kurių taikinys patiria skausmingą deginimo jausmą ir, reikia tikėtis, dėl tokio poveikio atsisakytų noro pulti ambasadą ar kelti riaušes įkalinimo įstaigose (bent jau tokios yra dvi pagrindinės šios sistemos panaudojimo sritys).
Rankiniai lazeriai – tik fantastikos knygose?

Tik laiko klausimas kada bus pradėti naudoti didžiuliai ant transporto priemonių montuojami energijos nukreipimo ginklai. Tuo tarpu mažų nešiojamų lazerinių ginklų perspektyvos yra kur kas labiau miglotos.

„Strateginiams ir taktiniams ginklams energiją galima laikyti laivuose, lėktuvuose ar sausumos transporto priemonėse. Bet jeigu nebus išrastas koks nors ypatingas energijos šaltinis, rankinių lazerinių ginklų tikriausiai niekada ir neišvysime“, – mano D. Beasonas.

Teoriškai akumuliatorių technologijų pažanga kada nors ateityje galėtų suteikti galimybę kurti tokius ginklus. Bet ir tokiu atveju šiais ginklais tikriausiai nebus pleškinami ryškiai žali ar raudoni spinduliai, kokius matome mokslinės fantastikos filmuose.
Nematomi spinduliai

Daugumoje lazerinių ginklų tyrimų, kurių tikslas yra sudeginti taikinius, naudojami akiai neregimi šviesos bangų ilgiai. Tokio ilgio elektromagnetinės bangos per atmosferą sklinda kur kas efektyviau nei regima šviesa.

Priežastis, dėl kurios regime šviesos spindulius, yra tos spindulio kelyje pasitaikančios dalelės, išsklaidančios fotonus, kurie pasiekia stebėtojo akis (prisiminkite kaip skiriasi šviestuvų skleidžiama šviesa giedrą naktį ir kuomet tvyro rūkas). „Jeigu galite matyti spindulį, tai reiškia, kad šviesa kažkaip išsklaidoma“, – sakė D. Beasonas. O tai savo ruožtu reiškia, kad taikinį pasiekia mažiau energijos.

Regima šviesa taip pat gali perduoti tiek energijos atmosferos dujoms, kad šios virstų plazma – o tai dar labiau sumažintų energijos perdavimo proceso efektyvumą ir tikimybę, kad kada nors išvystume spalvingų pasišaudymų tarp kosmoso pėstininkų ir užpuolikų iš tolimų galaktikų.

O štai dar viena bloga naujiena mokslinės fantastikos mėgėjams: Prisimenate tuos lazerinės energijos pliūpsnius iš „Star Wars“, kurie erdve skrieja tarsi atskiri pagaliukai? „Tai neįmanoma“, – sakė D. Beasonas. Lazerio šviesos pliūpsnis nuo šaltinio iki taikinio nukeliauja per greitai, kad suvoktume jį kaip šūvio vienetą. Daugelis lazerių iš tiesų šaudo šviesos impulsai, bet tie impulsai būna tokie greiti, kad akis juos suvokia kaip nuolatinį spindulį.

Taigi, šiuo požiūriu „Star Trek“ serialo lazeriai moksliniu požiūriu yra arčiau realybės nei „Star Wars“ lazeriai, nors iš tiesų ir vieni, ir kiti tėra „gryniausia mokslinė fantastika“, – sakė D. Beasonas.

technologijos.lt

Lazerių sukūrimas remiasi daugeliu optikos, medžiagų fizikos ir technologijų pasiekimų. Galima laikyti, kad dar Niutonas, tyrinėjęs spindulių spektrus ir bandydamas paaiškinti šviesos reiškinį, bus prisidėjęs prie lazerių sukūrimo.

Lazerių kūrėjai daugiausia rėmėsi XX amžiaus naujausiais fizikos ir technologijų pasiekimais. Medžiagų skleidžiamų šviesos spektrų ištyrimas ir jų dėsningumų paaiškinimas buvo stipriausias pagrindas pirmųjų lazerių konstruktoriams.

Vykdant tyrinėjimus ir vystantis technologijoms paaiškėjo, kad yra tūkstančiai galinčių stiprinti šviesą terpių. Jos gali būti įvairių agregatinių būsenų: kietosios, skystosios, dujinės, dujų plazma. Šie rinkiniai leidžia sukurti įvairių spalvų ruožų, o taip pat ir žmogaus akiai nematomų spindulių, lazerius. Terpės gali būti nebūtinai taisyklingai tiesios – jos gali veikti šviesolaidžiuose ir būti susuktos į diską.

Rezonatorių konstrukcijos iš dviejų veidrodžių išsivystė į paskirstytų atspindinčių paviršių sistemas. Iš esmės atspindėtuvų savybės stabdo trumpųjų bangų lazerių sukūrimą.

Ištyrinėta daugybė lazerių kaupinimo būdų: mechaniniai, cheminiai, elektros srovės, optiniai, įvairių dalelių pluoštais. Labiausiai paplito elektros srove sužadinami puslaidininkiniai lazeriai. Jų šviesa naudingai kaupinami netgi kiti lazeriai.

Šiame lazeryje, kaip ir ankstesniajame, kaupinimui išilgai šviesolaidžio per kaupinimo šviesos įėjimus leidžiama lazerinių diodų šviesa. Šviesolaidinio lazerio šviesa viename gale visiškai atspindima veidrodžiu, o kitame gale sklinda į naudojimo sritį. Tokie lazeriai turi didelį naudingumo koeficientą, įvairios konstrukcijos gali spinduliuoti skirtingus bangos ilgius, nuolatiniu režimu gali sukurti dideles, iki kelių kilovatų galias.

Ultratrumpųjų šviesos impulsų lazeriai veikia dėl šviesos stiprinimo plačiame šviesos bangų ilgių ruože. Susidedant šioms įvairaus ilgio bangoms, jos susiderina taip, kad gaunamas trumpas impulsas. Kuo platesnis suderinamų bangų ilgių ruožas, tuo trumpesnis šviesos blyksnis išspinduliuojamas.

Lazerių šviesos savybės gerokai skiriasi nuo ankstesnių žmonijos naudotų šviesos šaltinių šviesos savybių. Šis spindulys labai kryptingas. Jis yra spalvotas, tai yra, jame šviesos bangų svyravimo dažnis gana griežtai apibrėžtas. Tačiau ne tik dažnis vienodas, bet ir svyravimų kryptis dažniausiai yra vienoda. Dėl šios priežasties sakoma, kad lazerio spindulys yra poliarizuotas. Tokios savybės suteikia galimybę šviesą panaudoti matavimams įvairiose srityse: pradedant nuo astronominių nuotolių, tikrinant įvairius technologinius procesus ir skverbiantis į molekulių ir atomų sandarą.

Jau įprasta regėti lazerių spinduliais sudaromus šviesos vaizdinius pramoginiuose renginiuose. Tai viena iš paprasčiausių lazerių šviesos panaudojimų sričių.

Dažnai naujoves skatina priešakinių technologijų taikymas karybos tikslais. Raketinių sviedinių nutaikymas lazerio spinduliu tapo įprastu šiuolaikinėse karinėse atakose. Bandoma taikinius numušti tiesiog galingu lazerio spinduliu. Žinoma, tokių ginklų naudojimą labai apriboja Žemės atmosferos optinis netolygumas. Todėl jie kol kas rimtai neišsiveržia iš laboratorinių bandymų. Galbūt lazeriniai sviediniai būtų naudingi beorėje erdvėje, tačiau ten dar nėra su kuo kariauti – nedaug orbitose apie Žemę yra ginklų.

Stiprus elektromagnetinis laukas galingoje lazerio šviesoje gali stipriai paveikti medžiagą, kurią pasiekia lazerio spindulys. Vienas iš paprastesnių poveikio rezultatų yra apšviestos vietos įkaitimas ir vietinis mechaninių savybių pasikeitimas. Tuo paremtas detalių paviršių apdorojimas, grūdinimas. Didinant galią pasiekiamas medžiagos suskystėjimas ir netgi išgaravimas. Pasinaudojant šiuo reiškiniu atliekamas paviršių rantymas, medžiagų pjaustymas, suvirinimas. Labai dažnai tik išlydant lazerio spinduliu gaunamos ypatingai švarios medžiagos.

Lazerių poveikio pradinio tyrinėjimo laikotarpiu buvo bandymų labai stipriu, sukoncentruotu lazerio pluoštu veikti deuterio ir tričio taikinį siekiant jį labai stipriai įkaitinti, suspausti ir taip sukelti termobranduolinę reakciją. Tačiau praktiniai bandymai parodė, kad taikinys pradeda garuoti anksčiau nei įkaista iki reikiamos temperatūros, garai užstoja kelią naujoms energijos porcijoms, stipriai išsklaido spindulius. Todėl nepavyko gauti pakankamo lygio termobranduolinės reakcijos ir bandymai buvo sustabdyti. Šis patyrimas rodo, kad ne visur lazeriniai metodai lemia sėkmę.

Dėl gerų kryptingumo, dažninių, poliarizacinių savybių lazerio šviesa tapo plačiai pritaikyta informacijos apdorojimo srityse.

Tik po lazerių išradimo buvo galima patikimiau panaudoti holografinius informacijos saugojimo ir apdorojimo metodus. Pirmiausia buvo galima pagaminti pirmąsias patenkinamos kokybės tūrinių daiktų hologramas. Jose daikto vaizdas yra ne fotografijos plokštumoje, bet matomas taip, lyg kabėtų už hologramos plokštumos ar net prieš ją. Bandoma sukurti trimačių vaizdų holografinius filmus, tačiau kol kas rimtesnių pasiekimų kaip tokius filmus rodyti didesnei auditorijai nėra.

Mechaninių dydžių matavimuose hologramos pritaikomos holografinėje interferometrijoje. Joje palyginami du tūriniai daikto vaizdai: vienas nepaveikto daikto, kitas – daikto po poveikio. Maži formos pokyčiai aptinkami ir įvertinami pagal šviesos bangų nuo to paties paviršiaus interferencines linijas.

Holografiniu būdu informacija medžiagoje užrašoma ne plokštumoje, dvimačiu pasiskirstymu, tačiau tūryje, trimačiu būdu. Todėl galima padidinti informacijos tankį tame pačiame atminties įrenginyje. Šie metodai vilioja galimybe sparčiai įrašyti ir nuskaityti didelius informacijos kiekius.

Dar devynioliktojo amžiaus pabaigoje buvo bandymų šviesos spinduliu perduoti informaciją per nuotolį. Tačiau dėl stabilių šviesos šaltinių ir tinkamos šviesos perdavimo terpės stokos gerų rezultatų nebuvo. Galimybės pagerėjo, kai XX amžiaus antroje pusėje buvo sukurtos šviesolaidžių iš įvairių medžiagų gamybos technologijos. Ypač didelį postūmį šioje srityje suteikė mažų, didelio naudingumo koeficiento, reikalingo bangos ilgio puslaidininkinių diodinių lazerių sukonstravimas. Palyginti paprasti tokių lazerių siunčiamo spindulio savybių valdymo būdai leido lengvai juos pritaikyti šviesolaidinėse ryšio sistemose. Todėl pastaruoju metu daugiausia jie ir naudojami internetiniame ir tarnybiniame šviesolaidiniame ryšyje.

Siekiant praplėsti lazerinių spindulių panaudojimą, skverbiamasi į trumpų optinių bangų sritį – kuriami rentgeno ir gama spindulių ruožų lazerių veikimo pagrindai. Čia kelią pastoja ne tik tinkamos sužadintos ir stiprinančios terpės trūkumas, bet ir tokias bangas atspindinčių veidrodžių stoka. Pastarasis rūpestis tampa pagrindiniu, nes dėl savo prigimties ir sąveikos su medžiaga savybių rentgeno ir gama spinduliai labai skvarbūs, ir todėl įdomūs. Jiems grąžinti į aktyviąją terpę gali tekti ieškoti iš esmės naujų būdų.

Dabar lazeriai plačiai panaudojami žmogaus veikloje. Jų pritaikymo sritys vis įvairėja. Atrodo, kad dar negreitai juos ištiks žąsies plunksnų likimas, kuriomis buvo parašyti dauguma senovinių tekstų, o dabar jos nebenaudojamos.

KTU Fizikos katedra V. Minialga

technologijos.lt

Lazerių pramonė ir mokslinė veikla – viena sričių, kuriose Lietuva savo pasiekimais garsėja pasaulyje. Šiemet sukanka 25-eri metai, kai lietuviški lazeriai buvo parodyti Vakarų pasauliui. 1987-aisiais UAB „Eksma” sukurtas ir pagamintas lazeris pirmą kartą buvo eksponuotas didžiausioje Europoje lazerių parodoje Miunchene.

Tarptautinės parodos – vartai  į pasaulį
Miunchene vykstančios aukštųjų technologijų parodos – vienos svarbiausių ir prestižiškiausių pasaulyje –  jų Lietuvos atstovai nepraleidžia. „Didžiausios parodos vyksta Miunchene (Vokietija), JAV, Japonijoje. Štai pavyzdžiui Miunchene Lietuvos stendas neseniai stovėjo tarp rinkos lyderių – JAV ir Kinijos stendų – ir visuotinai buvo pripažintas tarp jų įspūdingiausiu. Lietuviai šiemet dalyvaus Kinijos, Pietų Korėjos parodose. Japonijoje dėl vietinės rinkos specifikos dažniausiai dalyvauja vietiniai partneriai”, – vardija Lazerių ir šviesos mokslo ir technologijų asociacijos (LŠMTA) vykdomasis direktorius dr. Petras Balkevičius.
Dalyvavimas tarptautinėse parodose, anot pašnekovo – ypatingai svarbus lazerių gamintojų veiklos aspektas. Nuolatinis dalyvavimas parodose rodo įmonės stabilumą ir potencialą, čia taip pat užmezgamos svarbios mosklo ir verslo pažintys.
Krizė Lietuvos lazerių gamintojus aplenkė
Įdomu tai, jog Lietuvos ekonomikai sunkiausiais pastaraisiais metais aukštųjų technologijų rinkos atstovai nei krizės, nei nuosmukio praktiškai nepajuto. 2010-aisiais metais Lietuvos lazerių įmonės džiaugėsi 120 mln. litų, o 2011-aisias – 142 mln. apyvarta ir jau ne vienerius metus matomu beveik 20% augimu.
Lietuvos lazerininkų sėkmės pamatas, pasak P. Balkevičiaus, buvo ir yra glaudus mokslo ir verslo ryšys. Tą lėmė faktas, jog daugumos dabartinių didžiausių Lietuvos lazerių įmonių įkūrėjai – išeiviai iš akademinio mokslo pasaulio. Jie savo laiku sugebėjo sėkmingai sujungti praktinę patirtį su vadybinėmis žiniomis ir pakėlė šią aukštųjų technologijų sritį į pasaulinį lygmenį.
„1992-aisiais 100% Lietuvos eksporto į Japoniją sudarė lazeriai – visi 2 vienetai“, – sudėtingus laikus mena dr. Balkevičius. „Mūsų patirtis ir praktika dalinai atėjo ir iš Sovietų Sąjungos, tame tarpe jos karinio komplekso – gamindavome nestandartinius matavimo prietaisus. Vėliau atsirado įdomių vienetinių užsakymų, kurių niekas kitas neapsiimdavo daryti. Pradėjome važinėti į tarptautines parodas su savo gaminiais – ir buvome įvertinti”.
„O šiemet Japonijos ambasada savo leidinyje, skirtame diplomatinių santykių atkūrimo 20-mečiui, lazerius akcentuoja kaip Lietuvos eksporto į Japoniją prekę, visais laikotarpiais sudariusiais žymią dalį, o 2010-2011 metais – trečdalį viso Lietuvos eksporto“, – tarptautinius pasiekimus vardija P. Balkevičius.

Tarp įvertinimų – lazerinių technologijų „Oskarai“ ir Europos kosmoso agentūros užsakymai

Lazerinių technologijų srityje Lietuvai apdovanojimų netrūksta – pernai UAB „Ekspla“ prestižiniuose San Franciske (JAV) vykusiuose apdovanojimuose „Prism Awards for Photonics Innovation“ džiaugėsi iškovotu pažangiausio pasaulyje 2010-ųjų gaminio moksliniams tyrimams skirtų lazerių kategorijoje titulu, dar vadinamu aukštųjų technologijų „Oskaru”, už bendrovės sukurtą lazerį „NT200“.

Tais pačiais metais Vokietijos ūkio apdovanojimų Lietuvoje ceremonijoje UAB „Altechna“ įteiktas prizas nominacijoje „Atsakomybė už ateitį“, pačioje Vokietijoje – verslo apdovanojimas už lyderiaujančias technologijas bei pavyzdinę jaunų ir patyrusių darbuotojų komandą. Konkurse „Swedish Business Awards 2011“ „Altechna“ pripažinta harmoningiausiai augančia kompanija,  o šiemet ši įmonė išrinkta Metų Žinių ekonomikos įmone.

Sėkmingus metus pratęsė ir dar vienas svarbus tarptautinio pripažinimo ženklas. Šią vasarą vienoje iš lazerinių įmonių – UAB MGF „Šviesos konversija” – apsilankė Europos komisarė Maire Geoghegan-Quinn. Ji, dalyvaudama Pasaulio lietuvių ekonomikos forume, pati panoro aplankyti Lietuvos lazerininkus,  susipažinti su jų vykdoma veikla.

Lietuvoje jau anksčiau pasklido žinia, jog dar viena mokymų projekto dalyvė – UAB „Optolita“ – gamins itin preciziškus optikos komponentus Europos kosmoso agentūros kuriamam palydovui. Planuojama, kad palydovas į kosmosą bus paleistas 2013 m.

„Visi šie pasiekimai, žinoma, – nuoseklaus dešimtmečių darbo, pasitarnavusio pastarųjų metų sėkmei ir užtikrintam žengimui į priekį, rezultatas nepaisant sudėtingos globalios ir vietinės ekonomikos situacijos“, – pabrėžia P. Balkevičius.

Žingsnis į pasaulio industrines rinkas

Paklaustas apie dabartines Lietuvos lazerių rinkos tendencijas, pašnekovas nedvejodamas mini eksporto didėjimą į Azijos šalis – Kiniją, Pietų Korėją. Taip pat pagaliau atsiranda pirkėjų ir Lietuvoje – dabar vietinėje rinkoje nuperkama apie 10-15% lazerininkų produkcijos. Kiti 85% skirti eksportui.

Didžiausias lazerininkų ateities užmojis –  augantys užsakymai iš industrinės rinkos. „Lietuvoje pagaminti lazeriai sudaro apie 10% pasaulinės mokslinių lazerių rinkos. Tai yra labai daug. Tačiau mūsų tikslas – tiekti įrenginius tokioms industrijos  milžinėms kaip „Samsung” ar LG – ir ne po vieną aparatą.  Šio užmojo užuomazgos jau matomos, tikimės per kelerius artimiausius metus ženkliai  padidinti pardavimus šioje rinkoje”, – ateities planus apibendrina dr. Balkevičius.