Lazeriai Lietuvoje

Lazeriai Lietuvoje

Lazerinių technologijų Lietuvoje vystymosi istorija
Moksliniai straipsniai, atspindintys pirmuosius lietuvių fizikų žingsnius kvantinėje elektronikoje, pasirodė 1965 – 1966 metais. Darbai, atlikti kartu su Maskvos M. Lomonosovo universiteto mokslininkais, parodė, kad galima stiprinti ir generuoti lazerinę šviesą kristaluose netrikdant atomų lygmenų elektroninės užpildos. Toks reiškinys vadinamas parametriniu pabrėžiant, kad lygmenų užpildą nesikeičia, o koherentinė spinduliuote atsiranda dėl skaidraus kristalo lūžio rodiklio periodinio keitimo (moduliavimo) stipriu šviesos lauku. Vėliau parametrinių šviesos reiškinių tyrimai tapo viena sparčiai besiplėtojančių fizikos krypčių Lietuvoje.
Eksperimentinės fizikos Lietuvoje pradininkas ir puoselėtojas prrofesorius Povilas Brazdžiūnas kvantine elektronika susidomėjo dar 1962 m. ir pasiūlė keliems Vilniaus universiteto studentams fizikams parašyti kursinius darbus apie kvantinius elektromagnetinių bangų stiprinimo ir generavimo principus. Šių eilučių autorius prisimena, kad prie darbo teko gerokai paplušėti, nes kvantinės elektronikos vadovėlių nebuvo, mokslinė literatūra buvo sunkiai įkandama, o su lietuviškais tos srities terminais – visiška prapultis. Tuo metu po lazerio sukūrimo buvo praėję tik keleri metai, o profesorius P. Brazdžiūnas jau mąstė, kaip imtis šios krypties darbų Lietuvoje. Jo pastangomis 1962 m. Maskvos M.. Lomonosovo universitete lazerinę fiziką pradėjo studijuoti Vilniaus universiteto studentai I. Gulbinaitė, E. Maldutis ir A. Piskarskas. Kiek vėliau prie jų prisidėjo dar du: K. Burneika ir A. Stabinis. 1968—1970 m. P. Brazdžiūnas apsigynusius Maskvoje disertacijas lazerininkus pakvietė dirbti Vilniaus universitete ir

r kiek galėdamas rėmė juos, kuriančius pirmąją Lietuvoje kvantinės elektronikos laboratoriją.
Kvantinė elektronika Vilniaus universitete galutinai įsitvirtino 1974 m., kai vietoj pertvarkytų elektronikos, taip pat astronomijos ir plazmos fizikos katedrų radosi astronomijos ir kvantinės elektronikos bei kietojo kūno elektronikos katedros. Nuo 1987 m., astronomus ėmus rengti bendrosios fizikos ir spektroskopijos katedroje, galutinai susiformavo kvantinės elektronikos katedra. Kol kas tai vienintelė vieta Lietuvoje, kur ruošiami fizikai lazerininkai.
Dideli pokyčiai vyko pastarąjį dešimtmetį. Atsivėrus durims į pasaulį, keičiantis šalies mokslo ir studijų struktūrai, išsiplėtė kvantinės elektronikos taikymas biofizikoje, aplinkos fizikoje, medicinoje.
Radosi naujų lazerinių matavimų ir diagnostikos metodų, kuriuose naudojami Vilniaus universiteto fizikų sukurti daugiaspalviai lazeriai. Nors bendra mokslinių tyrimų apimtis sumažėjo kelis kartus, tačiau prasiplėtė tai, kas fundamentalu, kas glaudžiai siejasi su studijomis, su Europos universitetais ir Euuropos Sąjungos programomis. Mūsų mokslininkai yra sukūrę originalų labai sparčių vyksmų (kurių trukmė mažesnė nei 10-12 s) lazerinį spektrometrą, todėl į Vilniaus universiteto Lazerinių tyrimų centrą padirbėti dažnai atvažiuoja kolegos iš Danijos, Vokietijos ar Italijos universitetų. Pagal partnerystės planus nemažai universiteto auklėtinių ir bendradarbių dirba Vakarų universitetuose ir mokslo centruose.
Vilniaus universitete išsiskiria trys pagrindinės kvantinės elektronikos kryptys. Pirmoji – parametrinių šviesos reiškinių tyrimai kristaluose. Šioje srityje dirba daktaras R. Danielius, docentai V. Sirutkaitis, V. Smilgevičius, profesoriai A. Piskarskas ir A. Stabinis. Antroji kryptis –
ultrasparčiųjų fotofizikinių reiškinių molekulių kompleksuose tyrimas. Jį atlieka dr. R. Danielius, docentai R. Gadonas, R. Rotomskis, J. Slavėnas, profesorius A. Piskarskas. Trečioji kryptis – lazerinių mokslinių prietaisų kūrimas. Paminėsime tik kelis tos krypties darbus. Tai V. Smilgevičiaus sukurtas lazerinis skalpelis, R. Danieliaus – parametrinis femtosekundinis daugiaspalvis lazeris bei R. Danieliaus ir L. Giniūno – lazerinis paviršių profilio matuoklis. Patvirtinus Lietuvos mokslo ir studijų fondo programą „Lazerinė fotosensibilizacija navikų terapijoje”, universiteto fizikai ir biochemikai kartu su Onkologijos centru kuria lazerinę metodiką odos vėžiui gydyti.

Lazerių pramonė Lietuvoje
Lietuvos pramonėje šiuo metu vyksta esminiai pokyčiai. Vietoj anksčiau dominavusių elektronikos ir mikroelektronikos pramonės gigantų atsiranda vis daugiau nedidelių mokslo ir gamybos kompanijų, gebančių tiekti rinkai unikalią produkciją, kuriai pagaminti reikia mokslinio ir technologinio įdirbio bei kvalifikuotų intelektualių specialistų. Sąlygos lazerių gamybai Lietuvoje plėtoti radosi dėka Vilniaus universiteto Lazerinių tyrimų centro, Fizikos instituto ir Puslaidininkių fizikos instituto, kuriuose beveik tris dešimtmečius vyko intensyvūs lazerinės fizikos, lazerinės technologijos ir lazerinės biomedicinos tiriamieji darbai, buvo kuriamos naujos technologijos ir unikalūs mokslinių tyrimų prietaisai. Laisvoji rinka išlaisvino akademinių įstaigų mokslininkų ir inžinierių pajėgas, pradėjusias kurti Lietuvos lazerių pramonę.
Atsirado naujos įmonės ir bendrovės, kaip antai „EKSMA”, „EKSPLA”, „STANDA”, „ELMAS”, „Šviesos konversija”. Jose sukurti ir pagaminti lazeriniai prietaisai, mechaniniai, elektroniniai ir optiniai lazerių mazgai ir

r kita lazerių įranga išsikovojo vietą gana prisotintoje tarptautinėje rinkoje. Lietuvoje pagaminti ultratrumpųjų impulsų kietojo kūno lazeriai ir parametriniai keičiamo bangos ilgio spinduoliai šiandien veikia daugelyje pasaulio valstybių, tarp jų Vokietijoje, JAV, Japonijoje, Švedijoje, Danijoje, Izraelyje ir kitur.
Ši pramonės šaka ir toliau sparčiai plėtojama, mat Lietuvos universitetuose bei mokslo tyrimo institutuose, taip pat mokslinėse gamybinėse firmose toliau plėtojami taikomojo mokslu (yrimai, kuriami nauji tobulesni lazeriai ir lazeriniai prietaisai. Labai svarbu, kad į šią sritį nuolat įsitrauktų jauni entuziastai, įgiję fizikinį ir inžinerinį išsilavinimą. Lazerių inžinierius ir fizikus Lazerininkus rengia Vilniaus universiteto Fizikos fakultetas. Čia daugiau nei prieš 30 metų įsiplieskė lazerinės šviesos gaisai.

Lazerių centras Vilniaus universitete
Prof. P. Brazdžiūno rūpesčiu 1962 m. keli Vilniaus universiteto studentai buvo nusiųsti į Maskvos universitetą studijuoti lazerių fizikos. A. Piskarskas ir E. Maldutis, apgynę disertacijas iš naujosios srities, įkūrė lazerių laboratorijas Vilniaus universitete ir Mokslų akademijoje. Ypač nuosekliai ir sėkmingai lazerių fizika buvo plėtojama universitete, kur 1974 m. buvo įkurta katedra, o po dešimtmečio – lazerinių tyrimų centras prie jos.
Dar ruošdamas kandidatinę disertaciją, A. Piskarskas kartu su savo vadovu S. Achmanovu ir kitais maskviškiais kolegomis ėmėsi kurti naujo tipo kintamojo dažnio impulsinį lazerį. Vėliau tokių lazerių konstravimas, tyrimas ir taikymas tapo pagrindine universiteto grupės darbų kryptimi.
Labai trumpais lazerio spindulių impulsais, tr

runkančiais tik pikosekundes (10-12 s) ir femtosekundes (10-15 s), galima tirti labai sparčius procesus, vykstančius atskirose molekulėse ir ląstelėse. Lazerio žybsnis sužadina procesą, pavyzdžiui, fotosintezę ląstelėje, dėl to pasikeičia molekulių spinduliuojami spektrai. Užregistravus tuos pakitimus, įmanoma nustatyti, kas vyksta ląstelėje fotosintezės metu. Paveikus molekulę trumpu ir galingu tam tikro dažnio infraraudonųjų spindulių impulsu, ji suskyla reikiamoje vietoje, nes nutraukiami kai kurie cheminiai ryšiai.
Vilniaus universiteto lazerių centre buvo sukurti lazeriai, kurių dažnius galima keisti gana plačioje srityje, o jų impulsai trunka tik kelias dešimtis femtosekundžių (taigi visai priartėta prie teorinės impulso trukmės ribos, kuri regimosios šviesos diapazone lygi maždaug vienai femtosekundei).
Lazerių centro sėkmę nulėmė tiek pasirinkta perspektyvi tyrinėjimų kryptis, tiek darbų kompleksiškumas: čia buvo konstruojami nauji prietaisai, eksperimentiškai ir teoriškai tiriamas jų veikimas, lazeriai taikomi įvairioms praktinėms problemoms spręsti. Būtent universitete, kur susitelkę įvairių specialybių mokslininkai, yra lengviausia atlikti darbus keleto mokslų sandūroje. Stiprėjant bendradarbiavimui su chemikais ir medikais, centre atsirado lazerinės chemijos ir lazerinės medicinos grupės. O centre įkūrus mechaninės, optinės ir elektroninės įrangos barus, tapo įmanoma gaminti nedideles serijas naujų lazerių bei jų veikimu pagrįstų matavimo prietaisų ir tuo būdu užsidirbti papildomų lėšų moksliniams tyrimams.
Sėkmingam moksliniam darbui būtini geri tarptautiniai ryšiai, taip pat ir galimybės jaunajai mokslininkų kartai tiesiogiai susipažinti su naujais kitų šalių mokslininkų rezultatais. Siekiant šių tikslų, Vilniuje kas trejetą metų organizuojamos tarptautinės jaunųjų mokslininkų mokyklos „Lazerių taikymas atomų, molekulių ir branduolio fizikoje”. Be to, Vilniuje keletą kartų vyko tarptautiniai simpoziumai „Ultraspartieji procesai spektroskopijoje”. Tai liudija tarptautinį Lietuvos lazerių fizikos pripažinimą.
Prieš subyrant TSRS, Vilniaus universiteto lazerių centre dirbo pusantro šimto darbuotojų. Po to prasidėjusi Lietuvos mokslo krizė, aišku, palietė ir šį centrą, labai sumažėjo darbuotojų skaičius. Vis dėlto šis eksperimentinės fizikos centras, skirtingai nuo kai kurių kitų panašių įstaigų, greitai prisiderino prie pakitusių sąlygų ir ėmė naudotis jų privalumais. Išsiplėtė anksčiau buvę riboti ryšiai su Vakarų Europos mokslo centrais, Vilniaus universitete nuolat lankosi ir dirba kolegos iš Danijos, Vokietijos ir kitų šalių, o nemažai centro darbuotojų bei auklėtinių atlieka tyrimus užsienyje. Buvo aktyviai įsijungta į Europos Sąjungos programas; tai įgalino gauti lėšų naujai aparatūrai įsigyti. Antra vertus, A. Piskarsko (neseniai išrinkto akademiku) grupė imasi taikomųjų problemų, svarbių Lietuvos ūkiui.
Lazerių fizika plėtojama ir kitose Lietuvos mokslo įstaigose – Fizikos ir Puslaidininkių fizikos institutuose, Vilniaus universiteto Puslaidininkių fizikos ir Radiofizikos katedrose. Dabar tai yra viena iš pagrindinių Lietuvos fizikos krypčių.

Lietuviški lazeriai gerina Lietuvos įvaizdį
Moderniame pasaulyje universitetinis mokslas glaudžiai susijęs su pramonės reikmėmis. Jeigu yra to mokslo vartotojų, tai universitetai įgyja stiprų finansinį pagrindą. Antai Suomijoje net 70 proc. finansavimo universitetams teikia pramonės vartotojai. Lietuvoje prasti popieriai, nes pramonė sudėtingų technologijų darbų universitetams beveik neužsako, todėl ir šis finansavimo būdas negyvybingas.
O kas vyksta Lietuvos lazerių pramonėje? Pasak prof. A. Piskarsko, sudėtingų technologijų lazerių pramonėje dirba apie 10 kompanijų, kuriose įdarbinta apie 100 darbuotojų, iš jų bene 30 mokslo daktarų. 1998 m. šios įmonės produkcijos realizavo maždaug už 50 mln. Lt. Štai bendrovė “Standa” gamina precizišką mechaniką lazerinei įrangai, optinius lazerinius stalus, kurie yra labai geros konstrukcijos ir konkurencingi Vakarų rinkoje.
Bendrovės EKSMA pikosekundiniai lazeriai, nepaprastai tikslios optinės detalės – tai pasaulyje vertinama produkcija. Tarp EKSMA klientų – Branduolinių tyrimų centras Izraelyje, Rezerfordo laboratorija Anglijoje, Livermoro laboratorija ir Berklio universitetas JAV ir t.t. Firma “Šviesos konversija” gamina daugiaspalvius pikosekundinius lazerius, vadinamuosius parametrinius generatorius.
Nors lazerininkų ryšiai su mūsų šalies tradicine pramone ir nėra labai glaudūs, bet vienas kitas pavyzdys džiugina. Štai Panevėžio “Ekrane” įdiegta lazerinė aparatūra, kuri matuoja ką tik suformuoto dar karšto kineskopo ekrano profilį kelių dešimčių mikrometrų tikslumu didelių vibracijų ir temperatūros gradientų sąlygomis. Taikant šią aparatūrą, iškart galima gauti duomenis apie ekrano kokybę, taigi ir mažinti broką.
Įvairiose šalyse jau galima aptikti kelis šimtus ypatingai tobulų lietuviškų lazerių (Europoje 83, Japonijoje – 45, JAV – 24 ir t.t.). Šie sudėtingų technologijų gaminiai padeda kurti Lietuvos įvaizdį pasaulyje ne vien kaip žemės ūkio krašto. Tai ir lazerininkų bendrijos nuopelnas. Lazerininkai kuria sudėtingų technologijų kultūrą ne vien Vilniaus universitete, bet ir Fizikos institute bei lazerių technologijų kompanijose.

Išvados
Ruošdamas šį referatą, sužinojau daug naujų įdomių dalykų:
1.Lazerio sukūrimas tapo vienu svarbiausių praeito amžiaus atradimu, pakėlęs žmoniją į naują civilizacijos pakopą
2.Lazerio spinduliavimas – tai daugelio atomų suderintai, viena kryptimi skleidžiamos koherentiškos elektromagnetinės bangos.
3.Lazeriai yra plačiai taikomi įvairiose srityse: spektroskopijoje, technikoje, metrologijoje, medicinoje ir kt. Taigi skiriamos – lazerinė fizika, lazerinė chemija, lazerinė biologija, lazerinė medicina, lazerinė technologija.
4.Lazerių pramonė yra labai gerai išvystyta ir Lietuvoje. Pasaulyje žinomos Lietuvos lazerių gamintojų įmonės, kaip antai “EKSMA”, “EKSPLA”, “STANDA” ir kt.
5.Lazerių pritaikymo galimybės sparčiai plečiasi. Ši tendencija turėtų išlikti ir ateityje.

Literatūra:
www.rtn.lt
www.gf.lt
www.fima.lt
www.lazerinemedicina.lt
www.vilpra.lt
R.Karazija. Fizikos istorija.
M.Balčiūnienė, L.Balevičius ir kt. Šiuolaikinė fizika Lietuvoje.
E.Maldutis. Lazeriai ir jų panaudojimas.
A.Piskarskas. Lazeriai moksle ir technikoje.
O.Kabardinas. Fizika. Informacinė medžiaga.

Leave a Comment