Лазерные комплексы

Плазменные комплексы

15.03.2010 Интересные статьи по лазерной тематике.

Лазерная индустрия России: национальное достояние или ...?

Сегодняшние системы телекоммуникаций основаны на использовании лазерного луча, распространяющегося по световолокну. Огромная пропускная способность такого канала передачи информации сделала возможной существование Интернета, общедоступных массовых систем дальней телефонной связи современных банковских систем и др. Их возможности еще более возрастут и обогатятся после создания систем лазерной космической связи, которые уже вышли на этап натурных испытаний.

Лазерная обработка материалов - резка, сверление, сварка, модифицирование поверхностного слоя, маркировка - не только обеспечили новый уровень качества и скорости в традиционных технологических операциях, но и создали предпосылки для принципиально новых конструкторских и технологических решений в машиностроении, микроэлектронике, авиакосмической технике и др.

Лазерные методы анализа и контроля позволили создать совершенно новые технические средства - для точного бесконтактного определения размеров и форм деталей, состояния их поверхностей, а также измерения скоростей и ускорений движущихся тел, обнаружения вибраций и биений, дистанционного контроля загрязнений в атмосфере, определения внутренних напряжений в конструкциях.

Создание оптических дисков, записываемых и считываемых лазерным лучом, не только сделало общедоступной аудио- и видеопродукцию высшего качества, но и дало возможность хранить в компактных устройствах огромные объемы информации, что принципиально расширило возможности компьютеров.

Использование лазеров в полиграфии обеспечило существенное упрощение и ускорение процесса подготовки печатных форм, что сделало возможным появление "настольных типографий" и резко увеличило число печатных СМИ.

Лазерные методы диагностики и лечения уже стали неотъемлемой частью современной медицины, они широко используются во всех ее областях - и это не дань моде, а реализация уникальных, зачастую единственных возможностей эффективной борьбы с болезнями.

Примеры практического использования лазерной техники можно продолжать и продолжать. От научных экспериментов и навигации до шоу-бизнеса и систем вооружений - везде лазерный луч незаменим. Сами источники лазерного излучения быстро совершенствуются, их стоимость снижается, качество лазерного луча растет, что приводит к еще большему использованию такого луча. По значимости для современного человеческого общества лазерную технику можно сравнить, наверно, только с моторами и двигателями, которые тоже известны в большом разнообразии мощностей и конструкций и тоже определяют уровень технических возможностей человека. Степень оснащения лазерным оборудованием становится одним из главных критериев оценки уровня индустриализации государства.

Лазерная индустрия стала к настоящему времени одной из ведущих мировых отраслей наукоемкой промышленности.

 

По широте и разнообразию применений лазерная аппаратура сопоставима только с компьютерной.

 

Полное число юридически независимых организаций (институтов, НПО, заводов, фирм, малых предприятий и т.п.), проводивших в 1995-2000 г.г. в странах СНГ и Балтии лазерные НИОКР, предлагавших на внутреннем рынке лазерную технику и/или услуги по ее практическому освоению, готовивших "лазерные" кадры - около 1100, из них 80% - в России. Основное влияние на внутренний рынок лазерной техники оказывают около 100 организаций - ее основных разработчиков и производителей.

Полное число профессионально работающих специалистов с высшим образованием по лазерам и их применениям в странах СНГ составляет сейчас около 35 тыс.чел. (в 1990-91 г.г. было около 50 тыс.чел.). О широте исследований и профессиональном уровне российских ученых-лазерщиков можно судить по тому факту, что ВАК России за период с 1993 г. по 1999 г. утвердил 421 докторскую диссертацию по лазерной тематике (защищается в среднем 70 докторских диссертаций в год).

По мнению экспертов Минобороны России только ядерные и лазерные технологии в стране в 1998 г. по своему научно-техническому развитию соответствовали уровню мирового лидерства.

В год на русском языке публикуется в среднем около полутора тысяч "лазерных" статей, но это уже на 25% меньше, чем в середине 90-х годов.

Статистика представительства на общеевропейских лазерных конгрессах (CLEO/Europe-EQEC) свидетельствует, что Россия, занимавшая еще в 1996 г. второе место в Европе по объему лазерных НИОКР, к 2000 г. скатилась на 4 место, существенно отставая от Германии и заметно уступая Франции и Великобритании. При этом хорошо известно, что число научных публикаций по лазерам и их применениям, число фирм, выпускающих лазерную технику, в США гораздо больше, чем в Германии. Несмотря на всю условность этого рейтинга следует признать, что он объективно свидетельствует о заметном снижении объема новых научных результатов по лазерной физике и квантовой электронике, получаемых отечественными лазерными центрами по сравнению с 70-80 г.г., когда СССР уступал по этому параметру лишь США, и то незначительно.

Отечественные предприятия выпускают практически все известные виды лазерной техники и в широком ассортименте, но, строго говоря, современному мировому техническому уровню отвечает не более 5-10% от всех этих моделей, а многие из них остаются, по-существу, опытными образцами.

По средним оценкам полный объем продаж российской лазерной продукции внутри страны и за рубежом в последние годы не превышает 0,1% мирового рынка этой продукции, что совершенно не соответствует имеющемуся в России конструкторско-производственному потенциалу.

Примерами отечественной лазерной техники могут служить:

• Высокоточная интегрированная лазерно-гироскопическая спутниково-навигационная система для комплектации пилотажно-навигационных комплексов отечественных гражданских самолетов (головной разработчик ФГУП НИИ "Полюс"). Интеграция лазерно-гироскопической инерциальной системы со спутниковой системой глобального позиционирования (GPS, USA и ГЛОНАСС, Россия) позволила создать новый перспективный класс навигационных систем для гражданской авиации, в первую очередь, для самолетов предыдущих выпусков: ИЛ-62М, ТУ-134, ТУ-154, ИЛ-76 (транспортный), ИЛ-86, ЯК-40, Як-42 и др., основанный на высоконадежных, малогабаритных лазерных гироскопах, разработанных ранее для спецтехники, и на отечественном комбинированном (GPS/ГЛОНАСС) спутниковом приемнике.
• Система оптоэлектронного мониторинга крупного промышленного центра "АСD-Лидар" (НИИ прецизионного приборостроения Росавиакосмоса). "АСD-Лидар" имеет канал телевизионного панорамного видеонаблюдения, панорамный канал ночного видения, канал лидарного контроля атмосферы города. Имея радиус действия 12 км, один стационарный пост системы охватывает 30% территории города Москвы. Введена в эксплуатацию в 1999 г. Опыт эксплуатации в системе ГУ ГОЧС показал, что первая информация о пожарах, несанкционированных и нештатных выбросах аэрозолей и т.п. появляется в ЦУКСе именно от дежурного оператора системы "ACD-Лидар". Существенно превосходит зарубежные аналоги.
• Комбинированный детектор пикограммовых количеств веществ в конденсированных средах (растворах) с применением высокостабильного импульсного газового лазера (ВУ радиационной, химической и биологической защиты, ИВТ РАН, АК "ХИМПЭК"). На основе специально созданного N2-лазера со сверхстабильными параметрами излучения создан комбинированный детектор, позволивший впервые измерить примеси в субфоновой области концентраций с пикограммовым порогом обнаружения. Превосходит все известные аналоги по чувствительности на 3-4 порядка. Открыл возможность исследования тонких структурных превращений в воде, живой материи, лекарственных препаратах и др. - Приборы для бесконтактного автоматического измерения размеров тел сложной геометрической формы (ВНИИОФИ). Обеспечивают возможность быстрого - за несколько лазерных импульсов - получения в виде компьютерной графики полной информации о форме и размерах объемных изделий типа турбинной лопатки, кузова автомобиля, обувной колодки и др., что существенно упрощает автоматизацию конструкторских работ.
• Мобильный лазерный технологический комплекс с 50 кВт СО2-лазером на автомобильном шасси (ТРИНИТИ Минатома). Возможность быстро и с высокой точностью осуществлять дистанционные работы по резке конструкций (сталь толщиной до 100 мм на удалении 20-80 м), в том числе в условиях неблагоприятной внешней среды, делают этот комплекс незаменимым при ликвидации последствий аварий и экологических катастроф.
• Лазерные гравировальные машины для полиграфии (НПЦ "Альфа"). Обеспечивают скоростное изготовление бессеребряных фотоформ (до 150 см2 в мин.), офсетных пластин (до 110 см2 в мин.), флексографических форм, обработку металлизированных пленок. Разрешение - до 3400 dpi. Полностью совместимы с настольными издательскими системами. Имеют стабильный спрос в странах СНГ и в Западной Европе.
• Лазерный измеритель скорости и дальности ЛИСД-2 для регистрации нарушений скоростного режима на автодорогах (ФГУП НИИ "Полюс"). Компактный ручной прибор, позволяющий на расстояниях до 400-600 м различать отдельные транспортные средства и определять их скорость. Может работать в автоматическом режиме, фиксируя нарушителей скоростного режима. Результаты испытаний показали, что ЛИСД-2 обладает неоспоримыми преимуществами перед радарными измерителями скорости, по своим техническим и эксплуатационным характеристикам существенно превосходит зарубежные аналоги. Сертифицирован, рекомендован для оснащения подразделений ДПС ГИБДД г. Москвы.
• Компактный лазерный диодный спектрометр для использования в системе экологического контроля и в научных исследованиях (ИОФ РАН). Использование перестраиваемых диодных лазеров среднего и ближнего ИК диапазонов и уникальной многопроходной оптической системы позволило впервые создать прибор, обеспечивающий чувствительность детектирования примесных молекул в атмосфере на уровне 10-9ё10-12. Специальная электроника позволяет непрерывно работать в автономном режиме. Не имеет прямых зарубежных аналогов. Широко используется в международных научных программах.
• Гамма компактных (40-1000 г) твердотельных лазеров с диодной накачкой, излучающих в фиолетовой, зеленой, красной и ближней ИК областях спектра со средними мощностями излучения соответственно от 15 мВт до 1Вт (НПФ "Лазер-Компакт"). Отличаясь высокой эффективностью, надежностью, современным дизайном, эти источники лазерного излучения нашли широкое применение в диагностических, контрольно-измерительных, сигнальных, управляющих, медицинских и др. системах, они пользуются хорошим спросом на мировом рынке.
• Лазерные измерители расходов жидкостей (ООО "Оптоконтроль"). Обеспечивают бесконтактные высокоточные измерения расходов жидкостей (в т.ч. агрессивных, вязких, полимеризующихся, кристаллизующихся, абразивных и др.) в широком диапазоне - от 10-5 до 103 м3/час, а также контроль загрязнения таких жидкостей микрочастицами. Области применения: химия, нефтехимия, медицина, пищевая и фармацевтическая промышленность, биотехнологии, парфюмерия и др. Уникальное сочетание простоты и точности.
• Медицинские разработки мирового класса: установка для коррекции зрения "Профиль-5000" (ЦФП ИОФ РАН совместно с МНТК "Микрохирургия глаза"), лазерный скальпель "Лазон-10-П" (ФНПЦ "Прибор" при участии НПО "ИРЭ-Полюс"), магнито-лазерный терапевтический аппарат "Милта-Ф" (ООО "Символ" совместно с НПО космического приборостроения) Все эти приборы рекомендованы к применению Минздравом России, сертифицированы Госстандартом России.

Этот перечень, конечно, не полон, он приведен лишь в качестве иллюстрации. В него включены некоторые разработки из числа представленных на первом Московском Международном Технологическом Форуме "Высокие технологии оборонного комплекса" и планируемые к показу на II выставке ВТОК.

Что же мешает использованию отечественного лазерного потенциала, широкому освоению в России лазерных технологий с выгодой и для их пользователя, и для их разработчика? Если отвечать коротко, то это отсутствие государственного подхода к решению государственной проблемы сохранения технологической независимости страны.

В России отсутствует единый организационный центр (министерство, департамент, комитет или концерн), реализующий государственную научно-техническую политику в части лазеров и лазерных технологий, нет и самой этой политики. По этой причине отсутствует и системный подход в использовании бюджетных средств, выделяемых по различным каналам на работы по созданию лазерной техники в России, отсутствует научное прогнозирование потребностей в такой технике и, соответственно, координация усилий по ее созданию. Государственное воздействие на лазерный научно-промышленный комплекс России осуществляется по системе, принятой в академической науке, индустриальные программно-целевые методы не используются. Подчас возникает ощущение, что государству просто не нужна своя лазерная промышленность, не будет ее - и хлопот меньше.

Страна "де-факто" тратит ежегодно миллионы долларов из бюджета на поддержку НИОКР по лазерам (финансирование отдельных НИОКР по планам РАН, Миннауки (Минпромнауки) и Минобразования, финансирование соответствующих ГНЦ и ГУП, гранты РФФИ, РФТР, Фонда содействия, совместное финансирование "лазерных" работ, включенных в международные программы, финансирование из региональных бюджетов), но не контролирует использование их результатов. В итоге практически все новые научно-технические результаты, получаемые в РАН и ВУЗах, не говоря уже о негосударственных малых предприятиях, быстро уходят за рубеж, часто с потерей прав на интеллектуальную собственность и за столь малую цену, что выручаемые средства вообще не влияют на дальнейшее развитие работ по лазерам в России. При этом задача финансового обеспечения научных коллективов остается за государственным бюджетом.

В сегодняшних экономических условиях массовый рыночный спрос на лазерную аппаратуру в России и СНГ отсутствует, отсюда - упадок промышленных предприятий, производящих лазеры, потеря ими необходимых технологий и кадров. Ослабленные предприятия не могут адекватно реагировать на спрос, появляющийся в отдельных узких секторах (например, в медицине), в результате появляется вполне реальная угроза захвата рынка России и СНГ зарубежными производителями лазерной техники с последующим естественным угасанием отечественных. Системы поддержки отечественного пользователя лазерных технологий (например, с помощью лизинга) нет. Государство самоустранилось от пропаганды передового технического опыта и от борьбы с распространением недостоверной информации в части практического освоения новой отечественной техники и технологий.

Такое положение недопустимо. Нужны экстренные меры - их следует принимать до того, как встанет вопрос о создании заново лазерной индустрии в России.

Действия, которые необходимо срочно предпринять для развития лазерной индустрии и практического использования имеющегося лазерного потенциала - это, во-первых:

- определение государственного координатора лазерной промышленности в целом, поручение ему разработки и реализации государственной научно-технической политики в части лазерных технологий как одного из видов базовых технологий для страны;
- разработка на базе прогноза потребностей и данных о реальных возможностях целевой программы "Лазерные технологии - в экономику России" как комплекса согласованных мер федерального и регионального уровней, направленных на повышение эффективности взаимодействия разработчиков и производителей лазерного оборудования в России, создание согласованных со странами СНГ и соответствующими организациями "дальнего" зарубежья нормативных документов - по сертификации лазерного оборудования и его производства, стандартам в области методик и приборов для характеризации лазерного луча, по технике безопасности при эксплуатации лазерной техники, на развитие внутреннего лазерного рынка, практическую реализацию накопленных научных результатов и выполнение конкретных инновационных проектов с целью, во-первых, обеспечения России необходимой лазерной техникой с максимальным экономическим и социальным эффектом и, во-вторых, экономически эффективного для России выхода на мировой лазерный рынок.

Вторым шагом должна стать, естественно, реализация этой программы. Лазерная ассоциация, в которую к сегодняшнему дню вступило около 250 коллективных членов, готова активно участвовать в этой деятельности на всех этапах.

Грамотное использование лазерного потенциала России могло бы обеспечить в ближайшие 2-3 года полное удовлетворение внутреннего спроса на лазерные технологии и выход на объем продаж российской лазерной техники и технологий на мировом рынке не менее 1-2 млрд долл/год, от этого нельзя отмахиваться.

 Автор: И.Б. Ковш - Президент Лазерной ассоциации, д.ф.-м.н., профессор.

Источник: www.ptechnology.ru