Lietuvos lazerių pramonė stovi prie naujų proveržių slenksčio: horizonte net ir „Žvaigždžių karai“

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.

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.

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.