«Да кто ж не знает НИКС!» – приятно было слышать такие слова от специалистов практически всех компаний, разместивших свои стенды на выставке «Фотоника. Мир оптики и лазеров-2021», прошедшей с 30 марта по 2 апреля в выставочном комплексе в Сити. Неприятно было то, что представители таких серьезных организаций как, например, «Швабе» или Росатом, бледнели от одной только просьбы рассказать что-либо «своими словами» о своей же продукции.

Впрочем, ваш корреспондент также не искал славы Ивана Сафронова, а потому с полным пониманием отнесся к похвальному желанию многих специалистов держать язык за зубами в разговоре с подозрительным субъектом, прикрывавшим свое плохо скрываемое любопытство брендом известной компьютерной фирмы. В принципе, даже радовало, что кому-то в этой стране еще есть что скрывать, даже если речь идет лишь о собственных мыслях. Однако были на выставке и те, кто охотно ими делились.

Засветить в глаз

Прибор НИИ «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха называется СОСНА-Н – сканирующий обнаружитель средств наблюдения с нейтрализатором.

Он предназначен для обнаружения бликующих оптических приборов и ослепления их встречным лазерным излучением. Прибор состоит из сканирующей головки массой 4,6 кг и беспроводного пульта управления в виде защищенного планшета массой 1,1 кг, на экран которого выводится местоположение цели. Дальность обнаружения оптики – 2500 м. Дальность нейтрализации – 2000 м. Прибор работает в автоматическом режиме, сканируя лазером местность и, при обнаружении подозрительного блика, отвечая ему нейтрализующим лучом.

Как признался представитель «Полюса», в настоящее время данный прибор больше покупают гражданские потребители. Ведь его можно поставить, например, на охрану вип-трибуны на стадионе или использовать для защиты частной жизни олигархов. «Видел в интернете, как Жаклин Кеннеди выходит из летнего душа полностью раздетая, и ее снял папарацци с полутора километра мощным объективом. Если бы там была СОСНА-Н, он бы не смог этого сделать, потому что она засветила бы ему фотоаппарат», – уверял ученый.

Что касается военных, то они пока прибор не берут, хотя стоит это приспособление, по словам представителя НИИ, «как дешевый ПТУР, а Javelin в 10 раз дороже». Прибор участвовал в недавних учениях «Арктика» и исправно работал при 35 градусах мороза. Однако СОСНА-Н использует синий лазер, а военные, понятное дело, хотят зеленый, поскольку он более эффективен. Впрочем, представитель «Полюса» уверял, что и при синем ничего не видно, когда он светит в прицел.

Ученый утверждал также, что этот прибор не нарушает конвенции о запрете ослепляющего лазерного оружия, поскольку на вооруженный оптикой глаз конвенция не распространяется. Хотя мощность нейтрализующего лазера вполне приличная и составляет 1,5 Вт, но, как сказал представитель «Полюса», «на километре воздействие очень слабое, на 300 м посильнее, но если человек закроет глаза, то ему ничего не будет».

Важное дополнение: по очкам прибор не работает. Стоимость – 23 тыс. евро, то есть всего 2 млн руб. Олигархи – налетайте!

Совсем ручной лазер

Ну, вот мы и дожили до тех времен, когда практически любой желающий может купить себе лазерный пистолет. Правда, с увесистым чемоданом в придачу.

Расположенная во Фрязино компания «ИРЭ-Полюс» – исторически первое предприятие известной международной компании IPG Photonics, мирового лидера в производстве волоконных лазеров большой мощности, основанной российским физиком Валентином Гапонцевым. Компания знаменита своими промышленными лазерами мощностью до 100 кВт и выше. Аппарат ручной лазерной сварки LightWeld 1500 использует луч мощностью всего в 1,5 кВт, зато его можно использовать даже в гараже. Такие устройства стали появляться на рынке года два назад, но уникальность конкретно этой новинки в том, что в ней применено воздушное охлаждение. Если аналоги конкурентов выглядят как огромный шкаф, то LightWeld 1500 весит всего 53 кг и два человека легко могут переносить его с места на место. И стоит он всего 2 млн 300 тыс. руб.

Помимо того что он сваривает детали в 4 раза быстрее, чем это позволяют сделать традиционные методы сварки, у него есть еще одно важное преимущество: «Наблюдается такая тенденция, что квалификация сварщиков снижается, – говорит представитель компании, – а данная система не требует каких-то специализированных навыков. Достаточно взять пистолет, выставить нужный режим в соответствии с материалом и толщиной, – и все. Не нужны никакие курсы и корочки. Не нужно уметь держать зазор. Просто нужно вести пистолет с нужной скоростью и плавностью».

Лазер имеет мощность 1,5 кВт в непрерывном режиме, а его пиковая мощность в импульсном режиме достигает 2,5 кВт. Вполне прилично. Не появится ли у кого-то соблазн использовать этот гиперболоид не по прямому назначению, а, например, для нейтрализации подозрительного квадрокоптера? Или подозрительного соседа.

«Чтобы началась сварка, необходим контакт сопла сварочного пистолета и детали. Если будет какой-то зазор, то процесс остановится, – объясняет специалист. – В принципе, такую систему безопасности можно обмануть, навесив на пистолет для замыкания контакта какую-нибудь железку, но есть еще и датчик контроля сварочного факела, а сварочный факел образуется от ванны расплава, и если датчик понимает, что факела нет, то он не будет давать включать пистолет, даже если контур сопла замкнут. Играть этим пистолетом в звездные войны не получится».

Что касается перспектив, то представитель «ИРЭ-Полюса» сказал, что лазерная сварка развивается в сторону больших толщин, скоростей, лучшего качества. В металлообработке на современных заводах уже более 50% – это лазерные технологии. И каждый год появляются все новые задачи, которые можно решить с помощью промышленного лазера. В ближайшее годы, например, ожидается, что лазеры научатся сваривать стекло и керамику.

Лазерная мода

«Ленинградские лазерные системы» – довольно странное имя для стартапа, основанного в 2016 году. Но представитель компании ограничился тем, что назвал его историческим. Спорить с этим было трудно.

«Одномодовый киловаттный лазер – уникальный для России продукт, – представитель компании указывает на прибор на стенде. – Существуют аналоги производства IPG Photonics, но проблема в том, что не все их лазеры поставляются на территорию Российской Федерации. Корни у IPG российские, но компания все же американская, и такие лазеры они не поставляют в Россию из-за санкционных ограничений. В Китае таких лазеров также не производят. Поэтому мы и взялись за это вместе с Федеральным ядерным центром».

Одномодовым называется лазер, луч которого сформирован фотонами, двигающимися строго параллельно оптической оси резонатора. Однако в общем случае в формировании лазерного луча участвуют и те фотоны, которые движутся под некоторыми углами к этой оси, порождая дополнительные моды излучения. Одномодовым называется луч, в котором вклад таких «непараллельных» фотонов подавлен. Такой луч обладает хорошей однородностью, его можно сфокусировать более точно. Сварку или резку можно вести и многомодовым лучом, но, к примеру, для аддитивных технологий, то есть спекания изделия из порошка, зачастую требуется микронная точность локализации излучения, которую может обеспечить именно одномодовый луч.

«Этот продукт уже стал коммерчески успешным и поставляется нами на госпредприятия, – продолжает представитель ЛЛС. – Стоит он порядка 4 млн руб. Но в этом году мы выпускаем 1,5-киловаттный лазер, уже целиком произведенный на нашей площадке, без Росатома, и планируем снижение стоимости в два раза. Это будет уже конкурентная цена в сравнении с IPG. Правда, лазерные чипы импортные. Для коммерческого продукта нам пока выгодно использовать зарубежные компоненты, которых здесь где-то 50%. Но мы можем перейти и на российские чипы, если возникнет такая необходимость, хотя и за некоторым исключением».

Что касается технологий будущего, то, по мнению представителя ЛЛС, сейчас идет активное движение в сторону фотонных интегральных схем, как это когда-то происходило в электронике: «Сейчас есть отдельный лазерный чип, вокруг него – элементы управления, оптоволокно, корпус и т.д. Фотонные интегральные схемы позволят разместить все это на одной плате. Большие наборы компонентов, которые сейчас занимают площадь целого стола, могут превратиться в маленькие схемы размером сантиметр на сантиметр».

Представитель ЛЛС сказал, что эта технология – уже реальность, хотя еще и не очень распространенная. А пока фотонные схемы, как первые ЭВМ, собирают в огромных шкафах или на столах, подобных тому, о котором речь пойдет дальше.

Столотворение

Держатель прямоугольных зеркал (на фото выше слева) на первый взгляд выглядит слишком просто, чтобы служить предметом гордости, однако компания Lassard по праву гордится им. Как сказал представитель фирмы, расположенной в Обнинске, это уникальное для России изделие. Держатель должен обеспечивать высочайшую точность и плавность юстировки в двух осях. Эта юстировка осуществляется винтами с резьбой шагом 0,25 мм с очень маленькой шероховатостью. Резьбу можно делать резцами, накаткой, но нужную для подобного устройства точность может обеспечить только резьбошлифовка, а эта технология в России была утрачена. Lassard специально для этой цели закупил два весьма недешевых немецких станка, подобных которым ни у кого в стране больше нет. Но даже при наличии такого оборудования в день таких винтов успевают изготовить всего 15-20 штук: на длине резьбы 30 мм получается 120 витков, и каждый надо тщательно обработать. Держатель стоит порядка 20 тыс. руб. Одни винты стоят по 2,5 тыс. руб.

Среди других наиболее важных достижений последних лет представитель компании назвал еще одно уникальное для России изделие Lassard – оптический стол с сотовым наполнителем, который по качеству не уступает продукции зарубежных конкурентов. Плоскостность – 0,1 мм/кв. м. При точечной нагрузке в 100 кг его поверхность дает прогиб всего 4 мкм. Достигается такая жесткость благодаря сотовому алюминиевому наполнителю толщиной 0,3 мм и высотой 200 мм. Причем это не совсем соты, а трапециевидная структура. По словам представителя Lassard, соты как ни делай, но где-нибудь ребро все равно попадет на крепежное отверстие, а в их столе отверстие на ребро никогда не попадает. Это ноу-хау компании. Стол стоит 230 тыс. руб. и на выставке пользовался большой популярностью.

Технологией будущего представитель компании назвал грядущий выход Lassard на рынок моторизованных оправ. Уже подобраны движки, осталось подружить их с контроллерами. Российским ученым не надо будет больше крутить винты трясущимися (от волнения) руками. У иностранных конкурентов эта технология давно отработана. В следующем году она появится и в России.

Схватить звезду с неба

НЕВА6060 – первая российская камера астрономического научного применения с охлаждением. Ее разрешение – 36 Мп (6144х6144 пикселей). Качество астрономических наблюдений обеспечивает не только оптика, но и аппаратура приема сигнала. Астрономическая камера производства питерской НПК «Фотоника» способна сфотографировать очень слабые объекты в небе. Ее светочувствительность почти в десять тысяч раз выше, чем у человеческого глаза, и какая бы ни была оптика, человек не увидит того, что позволяет фиксировать подобный прибор (см. выше справа фото ночного неба, снятое такой камерой даже не через телескоп, а просто через сильный объектив во время теста качества). К тому же камера позволяет записывать не только статичное изображение, но даже движение небесных объектов, к примеру – вращение планет. К сожалению, оптическую матрицу приходится покупать за рубежом, но все остальное производится и собирается в России – от корпуса до программного обеспечения. Это позволяет резко снизить цену устройства: стоит такой «фотоаппарат» всего 6 млн руб. (без объектива).

Кроме того, НПК «Фотоника» производит целый ряд других систем, включая оборудование для аэрофотосъемки. Поэтому представитель компании заявил, что с нетерпением ждем реализации новой технологии, которая сделает удобнее жизнь каждого из нас. Если сейчас, к примеру, панорамы для Яндекс- или Google-карт снимают с автомобилей, двигающихся по улицам, то в ближайшем будущем это начнут делать с помощью беспилотников, что позволит создавать 3D-карты городов, и не только их, по которым пользователь будет не «ездить», а «летать». В принципе, можно будет путешествовать по всему миру просто по телефону.

Под колпаком

На первый взгляд эти прозрачные колпаки кажутся обычными стекляшками. У многих дома наверняка стоят аквариумы куда более внушительного размера. На самом деле эти изделия изготовлены из монокристаллов лейкосапфира (искусственного сапфира Al₂O₃). Это самый твердый искусственный материал после алмаза. Поцарапать его очень трудно. Правда, если такой колпак ценой порядка 1 млн рублей упадет на пол с высоты около метра, то он разобьется.

Однако военные ценят этот материал не за его механические свойства и даже не за стоимость, а за то, что он прозрачен не только для видимого света, но и для теплового излучения. Это позволяет спрятать под одним колпаком как оптические, так и инфракрасные датчики различных систем наблюдения. Такие колпаки применяются в оптико-локационных станциях боевой техники, в том числе и на истребителе 5-го поколения Су-57.

«Мало компаний в мире могут похвастаться такой продукцией. Мы одна из них, – говорит представитель московской фирмы «Электростекло», – Обработать сапфир в принципе очень сложно, даже плоскость, но еще сложнее сделать из него полусферу или гиперполусферу, у которой края уходят за 180 градусов, мы ее называем лампочка».

«Электростекло» умеет не только обрабатывать лейкосапфир, но и выращивает его монокристаллы в собственных ростовых установках – тиглях, приблизительно по той же технологии, по которой выращивают кремниевые заготовки для электроники. А уже потом из этих кристаллов вытачиваются и доводятся шлифовкой до совершенства колпаки.

«Технология получения сапфировых сфер больших размеров появилась относительно недавно, – рассказывает представитель компании. – Раньше для этих целей использовали керамику, а кристаллы сапфиров выращивали лишь до диаметра 100 мм. Сейчас уже выращивают и до 300, и до 500 мм. Колпаки диаметром 500 мм будут особенно востребованными в ближайшие 3-5 лет. Сейчас, к примеру, все большее развитие получает тема защиты гражданских самолетов от зенитных ракет, а для этого нужно оборудовать их соответствующими датчиками. Например, в Израиле такие системы стоят уже на каждом втором гражданском самолете. Из обычных «Стингеров» их уже не собьешь».

Мировые рекорды Белоруссии

Спектрофотометр PHOTON RT минской компании «ЭссентОптикс» – мировой рекордсмен по ширине диапазона длин волн, в котором измеряются характеристики оптических деталей.

«Ни одна компания в мире на сегодня такой диапазон перекрыть не может: от 185 нм в ультрафиолетовой области спектра до 5 мкм в инфракрасной области, – рассказывает представитель компании. – Это мировой рекорд. Мы его держим уже 4 года. Ни японцы, ни американцы его побить пока не могут. Причем гонка за этим рекордом не привела к ухудшению качества измерений. Более 150 компаний в России используют этот прибор».

Стоит рекордсмен порядка 7 млн руб. С НДС. Западные аналоги стоят в 1,5-2 раза дороже.

Влагостойкая фотоника

Компания «Фотонные технологические системы» из Саранска без ложной скромности позиционирует себя как единственный в мире производитель влагостойких визуализаторов лазерного излучения. Визуализатор – это полимерный флуоресцентный экран, на котором становится виден луч лазера, излучающий в недоступном человеческому глазу диапазоне. Почему никто в мире больше не делает такие экраны влагостойкими – не очень понятно, но это свойство, возможно, действительно окажется полезным, учитывая целевую аудиторию мордовской компании. Потребители ее продукции способны подмочить репутацию любого оборудования.

«Мы производим лабораторный практикум по фотонике для вузов, – рассказывает представитель компании, – Зарубежные аналоги имеют высокую цену, что препятствует развитию образования в нашей стране, особенно в не самых богатых провинциальных вузах. Учебный комплекс состоит из диодного лазера, термоконтроллера, фокусирующей линзы, оптического резонатора, светофильтра и фотодетектора. Студенты учатся устанавливать оптическую ось, настраивать лазер, исследовать его свойства, измерять все его характеристики. Практически все делаем сами, включая лазер. Примерно 85% комплектующих собственного производства. Стоит такой комплекс от 400 тыс. руб. Цены на зарубежные аналоги начинаются от 1,5 млн руб.»

Ювелирная работа

«В принципе, этот аппарат предназначен для ювелиров, – начал рассказ представитель компании «Рута», – но если нужно сварить какие-то небольшие детали из цветных или любых других металлов, то это оборудование может быть использовано и в других областях – от приборостроения до стоматологии. У нас были, например, переговоры с авиастроительными компаниями, которым надо делать модели для аэродинамических исследований», то есть диапазон применения этих аппаратов помимо ювелирки нам не знаком, но мы планируем его расширить».

Аппарат лазерной сварки Master S стоимостью 1,2 млн руб. применяется для ремонта ювелирных или любых других металлических изделий небольших размеров и сложной формы. Прибор оборудован микроскопом с 10-кратным увеличением, экраном меню. Луч через линзу выводится в рабочую зону, где оператор руками держит изделие на фокусном расстоянии. Максимальная мощность лазера – 6,5 кВт. Можно пробить насквозь металлическую пластину толщиной 3-4 мм. Не страшно ювелирам совать в такой аппарат руки?

«Пальцами ощущение будто иголкой кольнули, но ничего страшного, луч очень тонкий, локализация от 0,2 до 2 мм, – уверяет представитель компании. – В ювелирной промышленности такой аппарат считается незаменимым как для производства, так и для мастерской. Он полностью заменяет процесс пайки, который имеет колоссальные минусы. Не нужно нагревать изделие, из-за чего могут и камни порушиться, и покрытие слезть. Производитель – Италия. Есть очень много китайских аналогов и за счет цены они свою нишу потихоньку отгрызают, но на ювелирном рынке цена ошибки очень велика, поэтому большинство предпочитают качественный продукт, который гарантированно отработает свои 10-15 лет».

В ответ на просьбу поделиться своим знанием новейших технологических трендов, представитель сказал следующее: «Я могу рассказать про ювелирку, я в ней специалист. Тенденции такие, особенно в России, что стали делать больше серебра, меньше золота по понятным причинам. Интересный факт: серебряные изделия, чтобы они выглядели привлекательнее, на производстве покрывают гальваническим способом родием. Родий придает изделию приятный сталистый цвет и защищает серебро от потемнения. При этом родий гораздо дороже серебра, и за два года его стоимость выросла практически в 20 раз. Впрочем, вряд ли удорожание родия связано лишь со спросом ювелирной промышленности».

Действительно интересно: 1 грамм родия, например, 14 апреля 2021 года стоил 903 доллара, то есть в 16 раз дороже золота (55,6 долларов за г) и в 1128 раз дороже серебра (0,8 доллара за г). В год родия во всем мире добывают всего 30 т. Причем 80% добычи приходится на ЮАР. Россия – на втором месте. Стоимость родия увеличилась в 30 раз с 2017 года. Этот беспрецедентный рост цен в самом деле трудно объяснить лишь ажиотажным спросом на серебряные украшения со стороны обедневших россиян. Но кроме ювелирки родий еще много где используется. Например, при производстве жидкокристаллических экранов, которых требуется все больше. Или зеркал мощных лазеров.

В общем, чего только не узнаешь на выставке «Фотоника».

Холдинг НИКС – это сеть из более чем 100 магазинов цифровой техники по всей России; это инжиниринговый центр по проектированию высокотехнологичных производств «Проектмашприбор», на 75% принадлежащий компании НИКС и на 25% – Госкорпорации «Ростех»; это нанотехнологическая лаборатория, в стенах которой разработаны и изготовлены сканирующие туннельные микроскопы, исследуется квантовый электронный транспорт в металлических наноструктурах, ведутся работы по квантовым вычислениям; это агропромышленный комплекс «Тюринский» площадью 19 800 га в Тульской области, который по производительности труда сопоставим с немецкими фермерскими хозяйствами.

Читайте также:

«Фотоника-2021»: звездные войны по-русски

Речь зашла о миллиардах лет могущества.

В шесть раз тверже алмаза? Легко!

Как китайская наука проявила небывалую твердость.

Об одном аспекте программы Apollo

Ракета не цель, а транспортное средство.