Lietuviai diktuoja lazerių madas

Neseniai Barselonoje vykusioje  aštuntojoje pasaulinėje konferencijoje „Europhoton“ ir vėl daug dėmesio  buvo skirta naujam metodui, vadinamam skaidulinių lazerių ateitimi. Jis  atveria galimybes gaminti ultratrumpų impulsų skaidulinius lazerius  labai pigiai ir greitai. Metodą sukūrė Lietuvos mokslininkai.

Užkariaujant pasaulį

 “Lazerių širdis – osciliatoriai - turi  veikti nepriekaištingai stabiliu ritmu. Iki šiol pasaulyje ši problema  nebuvo išspręsta. Todėl turėjome didelę motyvaciją sukurti itin trumpų  impulsų generatorių, kuris iš esmės galėtų išspręsti visas esamas  problemas ir tapti pačiu geriausiu”, - sakė metodo išradėjas, Fizinių ir  technologijos mokslų centro (FTMC) Skaidulinių lazerių laboratorijos  vadovas dr. Kęstutis  Regelskis. 

Ultratrumpųjų šviesos impulsų generavimo  būdas ir generatorius buvo patentuoti. Dabar ištobulintas generatorius  yra komercializuojamas. Tam buvo įkurta įmonė „Integrali skaidulinė  optika“.

“Turime ambicijų užkariauti pasaulį šiuo  produktu, - patikino UAB „Integrali skaidulinė optika“ direktorius ir  įkūrėjas Nikolajus Gavrilinas. - Dabar geriausi lazeriai gaminami ir  testuojami maždaug po tris-penkis mėnesius greičiausiai. Šiuo atveju  generatorius gali būti surinktas per 15 minučių ir įjungtas puikiausiai  veikia. Be to, jis yra patikimas ir ilgaamžis, nes neturi jokio  dėvėjimosi  komponento. Tai ypač svarbu pramonės įrenginiams, kurie turi  dirbti 24 valandas per parą, septynias dienas per savaitę. Metų metais  nenutrūkstamu procesu.”

Dėl savo unikalių savybių, patikimumo,  ilgaamžiškumo, didelės impulsų energijos, parametrų lankstumo bei mažos  savikainos lietuvių sukurtas itin trumpų šviesos impulsų generatorius  turi labai plačias taikymo ir komercializavimo galimybes. Kaip nurodė  dr. K. Regelskis, remdamasis “Allied Market Research” publikuota  ataskaita, 2022 metais skaidulinių lazerių rinka pasieks 3,113 mlrd. JAV  dolerių.  Tris penktadalius jos užima būtent itin trumpų -  pikosekundinių ir femtosekundinių - impulsų skaiduliniai lazeriai. Jų  širdis gali būti lietuvių siūlomi itin trumpų impulsų skaiduliniai  generatoriai.

Iki trilijoninės sekundės dalies

“Naudojame įprastinius lazerius,  spinduliuojančius regimą šviesą, tačiau mūsų lazerių spinduliuotė tokia  galinga, kad jie įgreitina elektronus medžiagoje ir gali būti sukuriami  rentgeno spinduliai”, - sakė FMTC Eksperimentinės branduolio fizikos  laboratorijos vadovas dr. Artūras Plukis.

Lazerių sukeltos rentgeno spinduliuotės  privalumas - femtosekundinė impulso trukmė. Panašią  trukmę galima  pasiekti  tokiais greitintuvais kaip Europos branduolinių tyrimų centre  CERN ar mažesniais. Tačiau femtosekundiniais lazeriais galima tiesiog  ant stalo susikurti sistemą, atitinkančią  100 metrų dydžio greitintuvo  sąlygas.

“Rentgeno spinduliais galima žadinti  medžiagą, kad ji šviestų savo spalva, savomis rentgeno bangomis, ir bus  matoma jos sudėtis. Taip pat galima gauti nuotrauką kaip trilijoninę  sekundės dalį fotografuojančiu aparatu, pavyzdžiui, kas įvyksta lazerio  apšvietos metu, pamatyti patį medžiagos sprogimą”, - pasakojo tyrėjas.

Atliekami moksliniai tyrimai bandant  sukurti didelio šviesumo šaltinį ir gauti geros kokybės rentgeno  spindulius turi didelę perspektyvą. Galutinis kompaktiškas įrenginys,  skirtas medžiagų analizei, galėtų būtų naudingas ir verslo įmonėms.

Pastaruosius porą metų lazerių sukelta  rentgeno spinduliuote susidomėta būtent dėl labai trumpos impulso  trukmės. Kita susidomėjimo priežastis susijusi su dalelių fizika.  Galimybė kurti ne tik rentgeno, bet ir didesnės energijos spindulius,  gama kvantus, bei greitinti protonus. Pavyzdžiui, CERN vykdomas  eksperimentas, kaip 27 kilometrų greitintuvą “sutrumpinti” iki lazerio,  telpančio kambaryje, ir greitinti daleles iki didesnių energijų.

Lazerių žvalgai

Vilniaus universiteto (VU) Lazerinių  tyrimų centro mokslininkas prof. Mikas Vengris pabrėžė, kad VU lazerių  mokslas subalansuotas tarp žinių generavimo, fundamentinių tyrimų ir  verslui įdomių idėjų taikymo, naujų lazerių kūrimo.

“Esame tie žvalgai, kurie siunčiami  nežinomomis mokslo kryptimis, turint tikslą sužinoti, kurios iš jų  produktyvios, o kurios ne. Rasti įdomias sritis, naujus įdomius  reiškinius, kurių dalis gali būti svarbūs kuriant ateities  technologijas”, - sakė tyrėjas.

Pavyzdžiui, vienoje sėkmingiausių prof.  Audriaus Dubiečio vadovaujamoje Ultrasparčiosios netiesinės optikos  grupėje vykdomi šviesos, sklindančios skaidriomis medžiagomis, tyrimai.  Jie atskleidžia labai įdomių, iki galo dar nesuprastų reiškinių. Lazerių  pasiekiami šviesos laukai yra tokie stiprūs, kad medžiaga pakeičia savo  savybes ir pradeda veikti ja sklindančią šviesą. Kaip juokavo prof. M.  Vengris, šviesa pati save kutena sklisdama medžiaga ir pati juokiasi.

VU Didelio intensyvumo lazerių fizikos  grupėje kilusios idėjos buvo panaudotos kuriant lazerius Ekstremalios  šviesos infrastruktūrai (ELI). Pagal europinį projektą Rumunijoje,  Vengrijoje ir Čekijoje steigiamos kelios galingos sistemos. Lietuvos  lazerių įmonės „Šviesos konversija“ ir „Ekspla“ ELI laboratorijai  Vengrijoje sukūrė lazerinį kompleksą SYLOS. Pasak prof. M. Vengrio, jis  yra didysis brolis lazerio, kurio prototipas stovi VU Didelio  intensyvumo lazerių fizikos laboratorijoje. Lazerio prototipą  sukūrė  dr. Arūnas Varanavičius su kolegomis didelės galios lazeriniam  kompleksui „Naglis“.

“Dabar mūsų tyrimai nukreipti į šio  prototipo įdarbinimą ir naujo, dar tobulesnio, kūrimą. Vėl žiūrime į  ateitį ir aiškinamės, kurios lazerinės technologijos leidžia pasiekti  dar nepasiekto intensyvumo. Jungiame lazerių fizikos ir lazerius  sudarančių optinių komponentų tyrimus”, - pasakojo projekto vadovas  prof. M. Vengris.

Lazerinės nanofotonikos grupėje  prof.  Roaldo Gadono ir dr. Mangirdo Malinausko vadovaujami  tyrėjai  tiesioginio lazerinio rašymo būdu skaidriose terpėse ypač tiksliai  formuoja trimačius mikro- ir nanodarinius. Jie gali būti taikomi  mikrometrinių matmenų optikos, fotonikos, audinių inžinerijos srityse.

Pasak prof. M. Vengrio, dr. M.  Malinauskas, vienas produktyviausių ir ryškiausių dabarties lazerių   mokslininkų, kviečiamas pirmininkauti lazerinės nanofotonikos sesijoms  tokiose didžiausiose pasaulyje lazerių konferencijose, vykstančiose  kartu su industrinėmis parodomis, kaip „Photonics West“ San Franciske,  JAV, ir „Cleo Europe“ Miunchene, Vokietijoje.

Su pasaulio didžiaisiais

VU Lazerinės spinduliuotės ir medžiagos  sąveikos grupė, vadovaujama prof. Valdo Sirutkaičio, turi daug bendrų  temų su FTMC Lazerinių technologijų skyriaus, vadovaujamo  dr. Gedimino  Račiukaičio, laboratorijomis. Pavyzdžiui, šiuo metu aktyviai tiriami  mikrodariniai – vadinamosios mikrolaboratorijos ant stiklo.

“Panaudojant lazerinius instrumentus  kuriami mikrojutikliai turint tikslą naudoti juos kaip masinės gamybos  produktus, kurie būtų chemiškai jautrūs ir reikėtų labai mažai  tiriamosios medžiagos”, - aiškino prof. M. Vengris.

Taip pat aktyviai tiriami fotoniniai  elementai, skirti valdyti pačią šviesą. Pasak mokslininko, elektronikos  pramonėje daug aktualių uždavinių, kuriems spręsti reikia ypatingo  tikslumo lazerių.

Tradiciškai stipri VU Lazerinių tyrimų  centro sritis, išplėtota prof. V. Sirutkaičio, - standartizuotas optinių  elementų testavimas pagal jų parametrų matavimus.  Metodikas  komercializavo ir testus atlieka dr. Andriaus Melninkaičio įkurtas  startuolis UAB „Lidaris“.  Jo klientai - visi didieji pasaulio optikos,  optinių elementų gamintojai ir pardavėjai.

VU tyrėjų sukurta lazerinės  spektroskopijos įranga, kasdien naudojama pasaulio laboratorijose  medžiagotyros matavimams, jau tapo ištisa „Šviesos konversijos“ produktų  linija. Iš bendro medžiagų apdirbimo projekto, vykdyto kartu su UAB  „Altechna“ atsirado įmonė „Workshop of Photonics“. VU Lazerinių tyrimų  centras dalyvavo kuriant technologijas, kurios dabar taip pat yra  komercializuotos – medžiagų mikroapdirbimui lazeriu skirtos staklės yra  pagrindinis „Workshop of Photonics“ parduodamas produktas tarptautinėje  rinkoje.

Į ją orientuojasi ir UAB “Femtika”, dar  viena sėkminga nedidelė įmonė, įkurtą VU Lazerinių tyrimų centro  darbuotojų. „Femtikos“ verslo sritis – nanofotoninių technologijų  komercializavimas. Palyginti jauna įmonė gamina ir parduoda tiek  mikroskopinius objektus, tiek pačias stakles ir lazerius.

Mokslo, inovacijų ir technologijų  agentūros (MITA) kuruojamas atviras mokslinių tyrimų ir eksperimentinės  plėtros tinklas "OPEN R&D Lietuva", subūręs visus valstybinius  universitetus, mokslinių tyrimų institutus, mokslo ir technologijų  parkus bei atviros prieigos centrus, padeda moderniausias technologijas  plėtojantiems Lietuvos tyrėjams susitikti su mūsų šalies ir užsienio  verslininkais, skatina jų bendradarbiavimą. Kad verslui būtų lengviau  susigaudyti mokslo siūlomų paslaugų gausoje, MITA įkūrė Kontaktų centrą.  Užtenka elektroniniu paštu atsiųsti užklausą (open@mita.lt), ir  pateikiamas atsakymas, su kuo toliau reikėtų bendrauti. 

Šaltinis: Mokslo, inovacijų ir technologijų agentūra.