«Фотоника-2023»: лазеров стало больше
Фото: Пресс-служба АО «ЭКСПОЦЕНТР»Лазерные, оптические и оптоэлектронные технологии играют важную роль в обновлении ряда системообразующих секторов российской национальной экономики и ее инновационном развитии. На основе краткого обзора продуктов, экспонирующихся на выставке «Фотоника-2023», сделана попытка выделить тренды технологического бизнеса в области фотоники.
Выставка «Фотоника-2023» закончила свою работу, награды нашли своих победителей, запланированные контракты и соглашения заключены и подписаны в торжественной обстановке, наступило время подготовки новых проектов. Оглядываясь назад, оценим результаты выставки.
Экспозиция выставки располагалась в том же павильоне «Форум» московского «ЭКСПОЦЕНТРА», что и в прошлом году, но увеличилась на 20% и превысила 3 000 кв. м. Большинство из 164 экспонентов выставки были ее традиционными участниками, правда, появились новички – более 20 компаний, они-то и обеспечили прирост площади. Часть компаний представили свою продукцию на коллективных стендах корпораций и фондов: ГК «Ростех», ГК «Росатом», Корпорация развития Зеленограда, Фонд «Сколково», ЦК НТИ «Фотоника». Выставку, по данным организаторов, посетили более 8 000 человек, что составило прирост числа посетителей на 37% по отношению к прошлому году. По словам Министра промышленности и торговли РФ Дениса Мантурова, в области фотоники Россия входит в очень ограниченный «клуб лидеров».
Ассортимент представляемой продукции не изменился, но глазу заметно – лазеров стало больше. Среди них – продукция российских компаний и китайских производителей, которые пришли в Россию на смену ушедшим европейским и американским компаниям. Вопросы потребителей касаются длины волны, параметра пучка M2, мощности энергии в импульсе, частоты следования импульсов и стоимости. Но мало кто задумывается о сроке службы лазеров, а от этого зависит и срок службы систем, в которые они интегрированы.
Лидер российского лазерного рынка компания «ИРЭ-Полюс» представила линейку иттербиевых волоконных лазеров разной мощности серии YLS (Ytterbium Fiber Laser Systems), которые могут быть легко интегрированы в станки разного назначения: от микрообработки до сварки и резки. Компания «ЛАССАРД» представила свои твердотельные и волоконные лазеры, а также квантроны с поперечной диодной накачкой, которые выпускает на производственной площадке в Обнинске.
Троицкая компания «Авеста» – лазеры ультракоротких импульсов, как волоконные, так и твердотельные. Их лазеры с фемтосекундной длительностью импульсов давно завоевали лидирующие позиции в своей нише. Волоконный лазер собственного производства представила компания NordLase – одномодовый иттербиевый волоконный лазер NL-YFLM-1 080-1 000 с параметром пучка M2 около 1,2.
На рынок активно выводит свои волоконные лазеры ультракоротких импульсов ООО «Поларус». Целевой рынок применений лазеров ООО «Поларус» – это микрообработка материалов с помощью холодной абляции. На выставке компания представила линейку моделей пикосекундных лазеров с различной пиковой мощностью. «Поларус» также разрабатывает и производит электронику для лазеров. Впервые в выставке участвует НПО «Солитон» с волоконными источниками суперконтинуума, перекрывающими диапазон длин волн от 350 до 2 400 нм при выходной мощности до 5 Вт.
А российские дистрибьюторы предлагают потенциальным потребителям российские и импортные лазеры. Компания «ЛЛС» поставляет лазерные диодные модули и суперконтинуумы. Компания «Специальные системы. Фотоника» представляет волоконные одночастотные лазеры, наносекундные ND : YAG и ND : YLF лазеры, пикосекундные и фемтосекундные лазеры, перестраиваемые источники суперконтинуума, а также компактные готовые лидары и системы PIV. Несмотря на разнообразие технических особенностей, все производители лазеров стремятся создать инструмент для его будущей интеграции в лазерные системы для производства других высокотехнологичных изделий.
Сколько тем, столько и разных лазерных систем. Глобальные тренды – это, конечно, обработка материалов: средний темп прироста рынка лазерных систем для обработки материалов за прошедшие 35 лет составил 10,5%, аналогичный показатель механообработки составляет 3%. Динамика продаж систем для лазерной микрообработки демонстрирует уверенный рост. Наибольший объем российского рынка обработки материалов в 2022 году заняли маркировка и гравировка – 47 млн долларов США.
Причина не только в стремлении соответствовать нормам Распоряжения Правительства РФ №792 от 28 апреля 2018 года «Об утверждении перечня отдельных товаров, подлежащих обязательной маркировке средствами идентификации». Маркировка соответствует политике создания цифровых двойников, автоматизации процессов, промышленному курсу на учет и контроль продуктов и их комплектующих, цифровизацию технологий, интернет вещей. Там, где для решения многих задач необходимы скорость и точность, применяются лазеры.
Фотоника в России – арена столкновений разнообразных идейных мнений и творческих концепций. Пока наука открывает новые физические явления, во взаимодействии с ней технологический бизнес растит свое производство. Основными бизнес-моделями, применяемыми в этой области компаниями, являются В2В (бизнес для бизнеса) и B2G (бизнес для государства). Такова политика компании «Лазерный центр», занимающей прочные позиции на рынке станков для микрообработки. Ее лазерные решения, например «ТурбоМаркер», не просто могут выполнять функции маркировки и гравировки, но и легко встраиваются в промышленные технологические цепочки, позволяя создавать уникальные идентификационные метки для контроля качеств и защиты от подделки. Группа компаний «Лазеры и аппаратура» закрепила свои позиции на рынке микрообработки в направлении лазерной резки, сверления, структурирования, сварки, чистки, маркировки для микроэлектроники. ЦНИИ ЛОТ, резидент фонда «Сколково», создает систему «ПРО Лазер» для лазерной обработки драгоценных металлов для ювелирной отрасли и предприятий «Гознака».
Лазерные системы для задач в области сварки, резки, наплавки, термоупрочнения представили многие компании. Особенно многочисленные предложения касались лазерной резки металла. Оказалось, что из-за нужд здравоохранения в чистом кислороде в период пандемии появился дефицит кислорода, необходимого для промышленной кислородной резки металла. Поэтому возможности лазера резать металл в атмосфере воздуха оказались востребованными. Такие системы демонстрировала компания «ЛАССАРД», использующая в своих портальных станках волоконные лазеры «ИРЭ-Полюс».
К удивлению, одинаковую продукцию – ручной аппарат для лазерной очистки металлических поверхностей – представили сразу несколько компаний: «Лазерный центр» (TurboClean), Pokkels (IPG LightCLEAN), «ЛАССАРД» (CLEANER CASE). Очевидно, маркетологи этих компаний уверены, что на их инструменты будет спрос.
В экспозиции были выставлены и уникальные лазерные системы, например, установка лазерной обработки листового стекла FL-Cut-G-716 от компании «ИРЭ-Полюс» и роботизированный лазерный комплекс МЭЛ-3.0 от компании «ТермоЛазер» для операций локальной закалки, наплавки и легирования изделий со сложной внутренней и внешней поверхностью, в том числе канальной. Компания «Латиком» представила лазерную систему термоупрочнения и сварки на основе твердотельных лазеров, многоосевая система позиционирования лазерного излучателя которой обеспечивает обработку сложных по конфигурации деталей. Это оборудование применимо при ремонте объемных пресс-форм, литьевых форм, штампов и прочей оснастки из металла и сплавов. Лаконичное решение для стабилизации лазерного пучка с помощью управляемого зеркала на пьезоприводе продемонстрировала компания «Авеста».
Другой особенностью выставки стало откровенное признание того факта, что фотонные технологии являются драйвером микроэлектроники, становясь в то же время продуктом микроэлектроники, как, например, квантово-каскадные лазеры. Эти две области техники тесно переплетены, и многие проблемы типичны и для микроэлектроники, и для фотоники: развитие материаловедческой базы, получение высокочистых веществ, высокий спрос на различные монокристаллические материалы (GaAs, GaN, InP, InSb, CdTe, ZnCdTe, ZnSe), сложность бездислокационного выращивания кристаллических слитков. Публикуемые в открытой печати результаты недавних исследований по выращиванию бездислокационных кристаллов Ge показали, что он является перспективным материалом для наноразмерных электронных устройств и интеграции оптических функций на логических схемах.
Поэтому было уместно представление крупными лазерными компаниями «Лазерный центр», ГК «Лазеры и аппаратура» своего оборудования для скрайбирования, маркировки, микрообработки и пайки в процессах производства изделий микроэлектроники.
Российская компания GN tech (ООО «Джиэнтех») представила расширенную линейку установок плазменной обработки материалов в качестве подготовительной операции для очистки микроэлектронных, фотонных и оптических поверхностей от остаточных органических и неорганических загрязнений, улучшения адгезии тонкопленочных покрытий, качества пайки и разварки, модификации свойств поверхности.
Резидент фонда «Сколково» компания «Тинфотоника» разработала технологию изготовления оптических интегральных схем с размером чипа (QPICs) <1 кв. см и представила образец. Оценка зрелости продукта (TRL – Technology Readiness Level) – 5, т.е. образец изготовлен в реальном масштабе по полупромышленной (осуществляемой в условиях производства, но не являющейся частью производственного процесса) технологии.
Среди экспонентов выставки были замечены компания Gpixel, мировой производитель КМОП-сенсоров для широкого спектра применений, и RMT, производитель миниатюрных термоэлектрических охладителей для телекоммуникаций, промышленности и других применений. В стандартном ассортименте продукции доступно более 2 000 различных типов термоэлектрических охладителей.
Троицкая группа «ТехноСпарк», которая создает технологические стартапы, представила проекты своих молодых компаний. Проект компании «CVD-Спарк» связан с технологией синтеза изделий из поликристаллического алмаза методом химического осаждения из газовой фазы – CVD (Chemical Vapour Deposition). Алмазы компании «CVD-Спарк» используются в качестве теплоотводов для силовой электроники и микроэлектроники. Компания «ОптиСпарк» обладает оборудованием и компетенциями прогрессивных методов расчета и нанесения сложных оптических покрытий. Порой время нанесения многослойных функциональных покрытий для создания оптических элементов с заданными свойствами для лазеров, объективов или сложных светофильтров достигает 11 часов.
Помимо алмаза химической инертностью, теплостойкостью и механической прочностью обладает сапфир. После обвала рынка производства сапфира многие компании потерпели крах. Но остались те компании, которые умели выращивать из сапфира сложные оригинальные детали. К таким компаниям, занимающимся выращиванием сложнопрофилированных изделий из сапфира, принадлежит российская компания «Ростокс-Н». На ее стенде среди разных образцов были сапфировые подшипники и пары трения. Аналогичную продукцию, но гораздо меньших габаритных размеров, что подразумевает иные условия использования, привезла компания из Армении BCG Production. Ее изделия проходят полный цикл механических и оптических операций, включая процесс нанесения просветляющих и зеркальных покрытий.
Конечно же, были продемонстрированы и уникальные изделия, которым сложно противопоставить конкурентов. Например, компания «Тидекс», известная своими компонентами и приборами для широкого диапазона длин волн (от глубокого УФ до терагерцевого диапазона), представила ТГц-асферические f-theta линзы, проволочные поляризаторы микроволнового излучения, ТГц-фильтры высоких частот, новую модель импульсного терагерцового спектрометра THz TDS-2.
Компания «Солитон» показала свои компетенции при создании внутриволоконных брэгговских решеток для применения в диапазоне длин волн 900–1 650 нм. Компетенции нанесения оптических покрытий и создания оптических склеек на основе запатентованной технологии оптических клеев продемонстрировали белорусские компании.
Компания «АО НайтН» представила разрабатываемые адаптивные оптические системы на основе деформируемых зеркал биморфного типа и зеркал на пьезотолкателях. Системы различаются временем коррекции поверхности зеркала и применяются для транспортировки излучения мощных лазеров или для более острой фокусировки лазерного пучка на поверхности мишени.
Для дистанционной идентификации объектов предназначены проекты ОКБ «Астрон»: беспилотный летательный аппарат с тепловизором БПЛА-400Т и гиростабилизированный комплекс «Астрон-1К120». Тепловизионная система БПЛА-400Т на основе болометрических матриц собственного производства позволяет идентифицировать объекты, имеющие разную тепловую сигнатуру. Комплекс «Астрон-1К120» дает возможность распознавать в условиях метеопомех малогабаритные объекты на расстоянии более 1 000 метров. Комплекс предназначен для установки на легкие беспилотные летательные аппараты, малоразмерные катера и автомобили. Есть и другие системы технического зрения для аэронавигационных комплексов, построенные на иных принципах, например, на выделении поляризованного излучения на фоне отраженного сигнала, как предлагает компания R-AERO.
Уникальные устройства для измерения метеорологических параметров атмосферы – облакомер SKYDEX 15 и непрерывный ветровой лидар WINDEX 300 – были представлены на стенде компании «Лазерные системы», которая выпускает их серийно. Тут же демонстрировались образцы деталей, выращенных из металлических порошков методом селективного лазерного сплавления на серийных 3D-принтерах производства «Лазерные системы» – М250 и М350 (саму установку компания демонстрировала на выставке «Металлообработка»).
Институт лазерных и сварочных технологий Санкт-Петербургского государственного морского технического университета доставил на выставку роботизированную установку прямого лазерного выращивания «ИЛИСТ-М», на которой в реальном режиме времени можно было по аддитивной технологии вырастить изделие. Установка промышленная, но может быть использована в качестве модуля для профессионального обучения.
Большой цикл проектов, среди которых акцент сделан на модульном профессиональном обучении кадров, представила пермская компания ПНППК. Компания является индустриальным партнером Центра компетенций НТИ «Фотоника», созданного на базе Пермского государственного университета (ПГНИУ). На совместном стенде они продемонстрировали материалы, компоненты и системы для комплексной безопасности на основе волоконно-оптических технологий для промышленной и транспортной инфраструктуры.
Самым ярким событием выставки стала научно-практическая конференция XIКонгресса техплатформы «Фотоника», в рамках которой проходили сессии по ключевым направлениям отрасли фотоники. Встреча на локальной площадке профессионалов, создающих и потребляющих разнообразные продукты фотоники, имеет гораздо более высокий потенциал отдачи, чем встречи на узкоспециализированных выставках. Программа конгресса сформирована при поддержке Лазерной ассоциации.
Какие же выводы можно сделать из обзора выставки «Фотоника-2023»?
Лазеров стало больше. Но существование крупных лидеров не даст возможности малым компаниям развить свой бизнес без соединения лазера как продукта с конкретной технологией.
Мейнстрим лазерной техники – обработка материалов, где уверенно развиваются два направления: микрообработка и обработка крупногабаритных металлических изделий.
Самое востребованное направление в обработке металлов – это лазерная обработка не внешних, а внутренних поверхностей, их шлифовка, упрочнение и наплавка. В микрообработке – маркировка и внедрение в производственные процессы микроэлектроники.
Факт, но фотонные технологии являются драйвером микроэлектроники, становясь одновременно повседневным продуктом микроэлектроники.
Н. Л. Истомина
Источник: Photonics.su