Успешное настоящее и великое будущее фемтосекундных лазеров
Один из наиболее коммерчески успешных резидентов Троицкого технопарка ФИАН – компания ООО «Авеста-Проект». Исследования сотрудников компании, проводимые совместно с учеными ФИАН, позволяют поддерживать вполне конкурентоспособный уровень предложения фемтосекундных оптических систем.
Сочетание «фемтосекундный лазер» все прочнее входит в нашу жизнь. Сегодня уже никого не удивишь использованием лазеров в медицине, вопрос только за расширением их областей применения. Однако широкие возможности этих систем сулят намного бóльшие перспективы. И важную роль здесь играют научно-исследовательские работы.
На фото: Здания, где размещается Троицкий технопарк ФИАН
Основным направлением деятельности резидента Троицкого технопарка ФИАН ООО «Авеста-Проект» является разработка, производство и наладка твердотельных и волоконных фемтосекундных лазерных систем и усилителей, а также различной измерительной и диагностирующей аппаратуры на их основе. Рассказывает Матвей Конященко, сотрудник ООО «Авеста-Проект»:
«Фемтосекундные лазеры, иначе их еще называют лазерами ультракоротких импульсов, интересны своим широким спектром применения. Длительность импульса таких лазеров составляет от единиц до сотен фемтосекунд (1 фемтосекунда = 10-15 секунд – Прим. ред.). Мы в основном работаем на титан-сапфировых лазерах, с импульсами в диапазоне 6-500 фемтосекунд. Это системы, обладающие высокой пиковой мощностью при относительно небольших, лабораторных размерах. Например, лазер с излучением в 10 ТВт обладает пиковой мощностью, превышающей мощность всех электростанций на планете. Благодаря своим характеристикам, подобные установки, кроме чисто научных исследований – например, генерация плазмы или создание экстремальных состояний материи, – нашли применение почти во всех областях деятельности от медицины до космических технологий.»
Осуществление этой деятельности неразрывно связано и с научными поисками. Большинство разработок ведется в тесном взаимодействии с научными коллективами ФИАН.
«Создаваемые нами лазерные системы широко используются в научных исследованиях. Например, для исследования атмосферы и контроля электрических разрядов, генерации и изучения плазмы. Не менее важны и для нас научные исследования в области физики, химии, материаловедении: они позволяют разрабатывать устройства со все более интересными свойствами и все более широким спектром применения» – комментирует Матвей Конященко.
Разрабатываемые компанией волоконные фемтосекундные лазеры применяются для тестирования полупроводниковых и телекоммуникационных систем, наноструктурирования поверхности материалов, создания и реставрации фотошаблонов, в дальнейшем используемых для создания микрочипов, обработки тонких пленок и нанесения покрытий, многофотонной микроскопии, в офтальмологии и многих других областях. В будущем, помимо исследования структурных свойств материалов, такие системы смогут применяться в нейрохирургии, стоматологии, наноконструировании поверхностного слоя и т.д. Многие области применения фемтосекундных лазеров еще не изучены, исследования по этой тематике ведутся во всех ведущих научных учреждениях мира. Не отстают от них и российские ученые.
«Глупо говорить, что мы первые или единственные, кто занимается фемтосекундными лазерами. Это направление очень бурно развивается во всем мире. Но можно с уверенностью сказать, что мы не отстаем от мировых тенденций. Например, одна из наших последних идей – система для измерения контрастных фемтосекундных импульсов. Сейчас мы ведем ее интенсивную разработку. Это будет уникальная даже по мировым меркам система, но достаточно специфичная, чисто для научного применения» – рассказывает Матвей Конященко.
Сотрудники «Авеста-проект» занимаются не только созданием и настройкой лазеров для различных областей применения, но и разработкой новых лазерных систем. Одна из последних разработок «Авеста-Проект» по заказу одного из ведущих российских научных институтов – титан-сапфировая тераваттная система AVET-10, с пиковой мощностью до 10 ТВт. Возможные применения системы включают в себя такие области, как ускорение частиц для фундаментальных исследований, исследования в области термоядерного синтеза и генерации плазмы, генерация рентгеновского излучения и аттосекундных импульсов, использование системы в качестве задающего блока в усилителях петаваттного уровня, а также удаленный мониторинг загрязнения атмосферы и контроль электрических разрядов с помощью филаментов.
Матвей Конященко: «Это очень мощные системы. Об их возможном применении в физике и технике можно говорить бесконечно. Скажу о более популярной среди широких масс области – медицине. Как один из аспектов будущего применения фемтосекундных лазеров – протонная терапия. Она уже и сейчас используется, но применяемые сегодня протонные ускорители очень громоздки и дороги. Не всякое лечебное учреждение это может позволить. Со временем фемтосекундные лазеры смогут их заменить. Но это – дело будущего, и, возможно, не столь далекого, как нам кажется. Есть и более интересная перспектива для медицинского применения фемтосекундных лазеров – лечение рака. Исследования в данной области только начались и понадобится, наверное, не менее 10-15 лет, прежде, чем можно будет говорить о каких-то реальных результатах, об эффективности этого подхода.»
Сотрудники «Авеста-Проект» не собираются останавливаться на достигнутом, они ищут пути расширения своей деятельности: исследуются возможности увеличения мощности и повышения надежности работы лазерных систем, определяются новые области применения существующих лазеров, разрабатываются новые системы. А мы с нетерпением ждем новых интересных результатов.
Е. Любченко, АНИ «ФИАН-информ»
