Специалист по лазерной оптике утверждает: «Это открывает новые горизонты в медицине»

Специалист по лазерной оптике утверждает: «Это открывает новые горизонты в медицине»

Применение лазерной оптики в медицине

Лазерная оптика — это одна из самых перспективных областей современной науки, которая активно используется в медицине. Специалисты утверждают, что лазерные технологии открывают новые горизонты в диагностике, лечении и профилактике различных заболеваний. Благодаря своим уникальным свойствам, лазеры позволяют достигать previously невозможных результатов в медицине.

Лазерная хирургия

Одним из самых значительных достижений лазерной оптики в медицине является лазерная хирургия. В отличие от традиционных хирургических методов, лазер позволяет conducting operations с высокой точностью и минимальным повреждением тканей. Это снижает риск осложнений, ускоряет процесс выздоровления и минимизирует боль для пациента.

Лазерная диагностика

Лазерная диагностика — это еще один важный аспект применения лазерной оптики в медицине. С помощью лазеров можно conducting non-invasive исследования, такие как лазерная спектроскопия, которая позволяет выявлять заболевания на ранних стадиях. Это особенно важно для early detection of cancer, diabetes и других serious diseases.

Научные основы лазерной оптики

Лазерная оптика основана на принципах квантовой механики и оптики. Лазер (акроним от "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation" — усиление света посредством вынужденного излучения) — это устройство, которое generates coherent light with high intensity and narrow beam. Эти свойства делают лазеры идеальными для использования в медицине.

Принцип работы лазеров

Принцип работы лазера основан на следующем: при воздействии на активное вещество (например, кристалл или газ) электромагнитного излучения, происходит вынужденное излучение фотонов. Это приводит к усилению света и формированию коherent beam. В медицине используются лазеры с различными дликами волн, которые подбираются в зависимости от конкретной задачи.

Перспективы развития

Специалисты по лазерной оптике утверждают, что это направление имеет огромный потенциал для развития. Уже сейчас ведутся исследования по созданию новых типов лазеров, которые будут еще более эффективными и безопасными для использования в медицине. Например, разработка ultra-short pulse lasers позволяет conducting operations с еще большей точностью и minimal damage to healthy tissue.

Будущее лазерной медицины

В ближайшие годы мы можем ожидать появления новых методов лечения, основанных на лазерной оптике. Например, лазеры могут быть использованы для delivery of drugs directly to the affected area, что повысит эффективность лечения и снизит побочные эффекты. Также лазеры могут быть использованы для создания искусственных органов и тканей.

Проблемы и вызовы

Несмотря на огромный потенциал лазерной оптики, есть и проблемы, которые необходимо решить. Одна из основных проблем — это высокая стоимость лазерного оборудования, что ограничивает его доступность для many medical institutions. Также требуется специализированное обучение для работы с лазерным оборудованием.

Решение проблем

Для решения этих проблем ведутся работы по разработке более доступного и user-friendly лазерного оборудования. Также проводятся training programs для медицинских специалистов, которые позволяют им освоить работу с лазерными технологиями.

Лазерная оптика — это одна из самых перспективных областей современной медицины. Благодаря своим уникальным свойствам, лазеры открывают новые горизонты в диагностике, лечении и профилактике заболеваний. Специалисты утверждают, что развитие лазерной оптики позволит saving lives и improving quality of life for millions of people around the world.

Связанные вопросы и ответы:

Какие основные направления применения лазерной оптики, по мнению специалиста, будут наиболее перспективными в ближайшие годы

Развитие лазерных технологий в последние годы является крайне быстрым и эффективным, что связано с востребованностью данной технологии для производственных процессов в самых разных отраслях. Дело в том, что лазеры обладают высокой скоростью работы, невероятно высокой точностью и возможностью обработки в автоматическом режиме, что сильно облегчает работу производства. Далее будет представлен прогноз по развитию технологии лазерных обработок, которые применимы для нескольких следующих лет.
Эффективность
В первую очередь, работа всегда идёт в направлении модернизации эффективности лазеров. Повышение мощности дает возможность обрабатывать более толстые материалы, при этом не теряя качество. На данный момент, при необходимости разрезать слишком толстые материал, повышается интервал воздействия на одну точку, что прожигает верхние слои и снижает качество. В дальнейшем такой проблемы не будет.
Второе направление развития – это повышение энергоэффективности установок. На данный момент, они находятся в зачаточном состоянии, потому производственным предприятиям приходится затрачивать огромное количество электроэнергии для обслуживания подобных станков. Но с каждым годом технологии развиваются и эффективность лазеров также становится более высокой.
Ультракороткие импульсы
Это совершенно новый подход к работе лазера, который появился всего несколько лет назад. Его отличительная особенность заключается в том, что лазер работает не непрерывным лучом, а ультракороткими импульсами, которые делают выстрел и ожидают несколько миллисекунд прежде чем продолжить. Такой лазерный гравер по металлу купить нужно, чтобы позволить работать с микроскопическими материалами, такими как микропроцессоры, а также воздействие на человека в медицинском направлении. В будущем технология будет лишь развиваться, открывая всё больше возможностей для пользователей.
Искусственный интеллект
Напоследок, стоит ожидать интеграции чипов программного оборудования с искусственным интеллектом, который сможет вносить коррективы в режиме реального времени. В таком случае, даже ошибки оператора не будут приводить к снижению качества изделий, поскольку ИИ будет способен к самостоятельному анализу результата. Но нужно понимать, что в ближайшее время нужно ожидать лишь с самого начала работы в данном направлении, которое вряд ли выйдет в коммерческую отрасль слишком быстро.

Как специалист оценивает роль лазерных технологий в развитии современной медицины

Активное участие в создании и внедрении лазерных хирургических методик на раннем этапе развития их развития приняли многие отечественные врачи-ученые (А.А.Вишневский, А.И.Головня, А.А.Арапов, Е.И.Брехов). Но особенно следует выделить члена-корреспондента РАМН О.К.Скобелкина, уже сложившегося ученого и хирурга, целиком посвятившего свою деятельность разработке, совершенствованию и внедрению лазерных методик в здравоохранение. Начав с создания лаборатории лазерной хирургии ЦНИЛ Минздрава СССР, он создал и возглавил Институт лазерной хирургии, который был преобразован в Государственный научный центр лазерной медицины ФМБА России. Залогом успешной работы по использованию лазеров в медицине было тесное сотрудничество с учеными-физиками, среди них академики А.М.Прохоров и Н.Д.Девятков, проф. М.Ф.Стельмах и многие другие.

Характер воздействия лазерного излучения на биоткани сильно зависит от длины волны рабочего излучения (рис.1). После CO2-лазеров, излучение которых можно было передавать только с помощью не очень удобных зеркально-линзовых систем, в медицину пришли лазеры на YAG:Nd. Их излучение (λ=1,06 мкм) можно передавать к рабочей зоне по тонким гибким оптическим волокнам. Это позволило ввести лазерное излучение в эндоскопические операции. Но излучение с λ=1,06 мкм слабее, чем λ=10,6 мкм, поглощается в биотканях, поэтому характер его воздействия отличается. Оно проникает в биоткани вплоть до глубины около 10 мм и обеспечивает хорошую коагуляцию, однако из-за распределения мощности по большому объему требует увеличения уровня мощности излучения для обеспечения резекции. Но тут встает другая проблема: проникая за область воздействия, лазерное излучение может повредить соседние органы.

При хирургических воздействиях основную роль играют вода и компоненты крови (гемоглобин и оксигемоглобин). В зависимости от длины волны излучения глубина проникновения лазерного излучения в мягкие биоткани меняется от величины порядка 5 мкм (для излучения с длиной волны около 3 мкм) до величины около 10 мм (вблизи 0,8 мкм). Разным оказывается и характер воздействия (см. рис.1).

Таким образом, при хирургическом использовании лазерного излучения можно за счет выбора длины волны излучения обеспечить оптимальную операционную рану с необходимым гемостазом и минимальными повреждениями прилежащих органов и отеками. Для большинства хирургических воздействий оптимально излучение с длиной волны 0,94-0,98 мкм, соответствующее локальным максимумам поглощения в воде и крови и проникающее в биоткань на глубину порядка 1 мм. Эта длина волны прекрасно передается по гибким световодам, благодаря чему успешно используется при эндоскопических вмешательствах в различных областях медицины: оториноларингологии, пульманологии, абдоминальной хирургии, артроскопической хирургии, урологии, проктологии и гинекологии. При этом эндоскопы и световоды доставляют к месту воздействия по естественным полостям тела или через небольшие проколы. Современная видеоэндоскопическая техника позволяет осуществлять превосходный контроль за ходом операции. Операции становятся менее травматичными, благодаря этому сокращаются сроки лечения.

Какие новые материалы и технологии в области лазерной оптики, по его мнению, могут стать прорывом

Ученые НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург и Лазерного института Академии наук провинции Шаньдун (КНР) будут разрабатывать передовые микролазеры

Источник изображения: Архив НИУ ВШЭ

Передовые микролазеры — приборы, востребованные в новых IT-решениях, оптоэлектронике и экологическом мониторинге. Соглашение об их разработке было подписано между НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург и Лазерным институтом Академии наук провинции Шаньдун (КНР)  в новом корпусе Питерской Вышки — Канатном цехе, который станет площадкой для российских ученых. 

Совместный проект ориентирован на решение одной из ключевых задач современной оптоэлектроники — создание микролазеров с управляемой длиной волны. Они работают на границе микро- и нанотехнологий: их размер составляет около 10 микрометров, а ключевой элемент — полупроводниковые структуры с квантовыми точками, способные с высокой скоростью переключаться между разными квантовыми состояниями.

Технология микролазеров будет способствовать не только созданию компактных сенсорных чипов для анализа состава газовой среды (например, метана, угарного газа и других опасных веществ), но и поможет достичь результатов в области передачи больших объемов информации с минимальными задержками, что актуально для развития сверхскоростного интернета и телеком-инфраструктуры.

Проект рассчитан на два года и носит стратегический характер: по итогам фундаментальных исследований обе стороны смогут приступить к промышленной апробации решений и выходу на рынок технологии газовых сенсоров нового поколения.

Соглашение о сотрудничестве подписали научный руководитель Международной лаборатории квантовой оптоэлектроники Алексей Жуков и заместитель директора Института лазерных технологий Чжай Жуйчжань . Церемония прошла в присутствии вице-губернатора провинции Шаньдун Сона Цзюньцзи и заместителя директора по научной работе НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург профессора Ларисы Цветковой .

«Два года мы посвятим исследованиям быстрых оптических переключений в микролазерах с квантовыми точками. Важно, что у наших китайских коллег значительный опыт вывода результатов научных исследований на прикладный уровень и коммерциализации технологий — в этом мы видим большой потенциал сотрудничества. Кроме того, работа в синергии с коллегами из Китая открывает доступ к исследовательской инфраструктуре, существенно расширяет возможности для развития молодых ученых» , — объясняет научный руководитель Международной лаборатории квантовой оптоэлектроники Алексей Жуков .

«Питерская Вышка уже много лет сотрудничает с ведущими университетами Китая — сегодня среди наших партнеров более 40 научных организаций. Совместные проекты охватывают самые передовые области — от искусственного интеллекта и новых материалов до квантовой наноэлектроники и солнечной энергетики. Мы гордимся публикациями совместных работ в ведущих мировых журналах и возможностями для подготовки нового поколения ученых. Новый проект в области фотоники и разработки компактных микролазеров открывает перспективы внедрения технологий оптической передачи данных и экологических сенсоров. Уверена, что объединение усилий исследовательских коллективов и обмен опытом позволит добиться выдающихся научных результатов», — отметила заместитель директора по научной работе НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург Лариса Цветкова .

«В Шаньдуне накоплен большой научно-технологический потенциал: у нас работают 36 национальных и 284 ключевые лаборатории, более 50 тысяч технологических компаний, в числе которых несколько мировых лидеров в области лазерных технологий. Реализация амбициозных научных проектов требует консолидации усилий ведущих институтов России и Китая. Мы высоко ценим профессионализм и научные достижения коллег из Санкт-Петербурга и уверены, что наше сотрудничество станет драйвером инноваций в области новых материалов, фотоники и IT-технологий. Уже сегодня мы готовы оказывать всестороннюю поддержку российским партнерам и инвестировать в международные научные коллективы, чтобы эффективно использовать преимущества наших экономик и создавать новые продукты на глобальном рынке» , — подчеркнул вице-губернатор провинции Шаньдун Сон Цзюньцзи .

Одно из приоритетных направлений соглашения — развитие кадрового потенциала и интеграция молодых исследователей в международные проекты. Стороны планируют обмен студентами, стажировки, совместные публикации и продвижение лучших разработок на рынки России, Китая и стран БРИКС.

Как специалист видит будущее лазерных технологий в косметологии и дерматологии

В дерматологии используется лазерное излучение двух типов: низкоинтенсивное — в качестве лазерной терапии и высокоинтенсивное — в лазерной хирургии.

По типу активной среды лазеры делятся:

• на твердотельные (рубиновый, неодимовый);
• газовые - HE-NE (гелий-неоновый), СО₂;
• полупроводниковые (или диодные);
• жидкостные (на неорганических или органических красителях);
• лазеры на парах металлов (самые распространенные: на парах меди или золота).

По типу излучения существуют ультрафиолетовые, видимые и инфракрасные лазеры. При этом и полупроводниковые лазеры, и лазеры на парах металлов могут быть как низкоинтенсивными (для терапии), так и высокоинтенсивными (для хирургии).

Низкоинтенсивное лазерное излучение (НИЛИ) используется для лазерной терапии кожных заболеваний. Действие НИЛИ заключается в активации ферментов мембран клеток, увеличении электрического заряда белков и фосфолипидов, стабилизации мембранных и свободных липидов, увеличении оксигемоглобина в организме, активации процессов тканевого дыхания, повышении синтеза цАМФ, стабилизации окислительного фосфорилирования липидов (снижении свободно-радикальных комплексов).

При воздействии НИЛИ на биоткань наблюдаются следующие основные эффекты:

• противовоспалительный,
• антиоксидантный,
• обезболивающий,
• иммуномодулирующий.

Выраженный терапевтический эффект при лечении различных по этиологии и патогенезу заболеваний человека предполагает существование биостимулирующего механизма действия лазерного излучения небольшой мощности. Исследователи считают реакцию иммунной системы на лазерное излучение одним из важнейших факторов в механизме лазерной терапии, что, по их мнению, является пусковым моментом в реакции всего организма.

Какие основные проблемы в разработке лазерных систем, по его мнению, необходимо решить в первую очередь

Главная / Интервью / Промышленные лазеры / Что мешает использовать инновационные лазерные технологии обработки металла на российских предприятиях

Что мешает использовать инновационные лазерные технологии обработки металла на российских предприятиях

Интервью , Промышленные лазеры 15.06.2023 , by Press Комментарии к записи Что мешает использовать инновационные лазерные технологии обработки металла на российских предприятиях отключены

О том, что от экспорта сырья и полуфабрикатов России нужно переходить к выпуску продукции более высоких переделов, говорят давно, но в нынешней ситуации это жизненно необходимо. Мнением о том, что мешает развитию современных производств, с «РГ» поделился генеральный директор Регионального центра лазерных технологий (РЦЛТ) Анатолий Сухов.

Анатолий Георгиевич, вы начали заниматься внедрением лазерных технологий обработки металла и, по сути, их пропагандой более четверти века назад, когда о промышленных лазерах в России еще мало кто слышал. Ставка на фотонику себя оправдала?

Анатолий Сухов:  Наше предприятие было зарегистрировано 13 июня 1997 года как Региональный центр листообработки. На старте было непросто: чтобы приобрести первые станки, мы выиграли гранты, в том числе участвовали в международной программе с ФРГ. Но все получилось, и с тех пор предприятие развивается, наращивает парк оборудования и компетенции. И я по-прежнему убежден, что лазерные технологии дают огромное преимущество, существенно расширяют возможности металлообработки, в первую очередь благодаря высокой скорости и точности.

Но сегодня установки для лазерной резки и сварки уже имеются на многих заводах, в том числе на Урале. Конкуренция серьезная?

Анатолий Сухов:  В этом я не вижу для нас проблемы, по крайней мере, пока: заказов у РЦЛТ достаточно. Наши преимущества — это и огромный опыт, и широкий набор производимых операций. Я бы даже сказал, что название — центр лазерных технологий — нам уже немного мешает. Сегодня РЦЛТ может выполнять практически любые виды металлообработки, не только лазерную резку, сварку, нанесение упрочняющих покрытий, но и традиционные операции: гибку, фрезерование, обычную аргонодуговую сварку, вальцовку и т. д. Для этого мы купили десятки современных станков и обрабатывающих центров.

Что еще мешает развивать в России металлообработку, чтобы производить высокотехнологичную продукцию?

Анатолий Сухов:  Не секрет, что современное оборудование практически все импортное, в том числе и у нас в РЦЛТ. Мы успели существенно пополнить свой парк до санкций, но последний станок ждали уже больше года — с его получением возникли серьезные сложности. Так же, как и с запчастями для имеющегося оборудования, с программным обеспечением. Пока мы эти вопросы решаем, в том числе с помощью собственной сервисной службы, но риск сохраняется. И это системная проблема, которая актуальна не только для нас.

Однако есть и еще более острая — кадровый голод. Мы готовы за счет компании обучать целевиков, начиная с колледжа и до магистратуры. Но сложно даже набрать желающих. Найти готовых специалистов на рынке труда тоже практически невозможно: конкуренция по зарплатам сейчас жесточайшая.

Но мы не опускаем руки, активно сотрудничаем с учреждениями СПО и вузами. Например, с колледжем имени Ползунова с 2021 года проводим форумы по новым технологиям, принимаем студентов на практику. По соглашению с правительством и предприятиями Свердловской области на базе РЦЛТ создан учебно-производственный центр Екатеринбургского политехникума, где с 2013 года обучают рабочих по специальностям в области лазерных технологий. С 2015-го работает на предприятии и базовая кафедра УрФУ, с нашим участием ведется подготовка бакалавров по программе «Лазерные, аддитивные и упрочняющие технологии в машиностроении».

Может ли, по мнению специалиста, лазерная оптика заменить традиционные методы связи в ближайшее время

Выпуск беспроводной оптики является стратегическим направлением бизнеса Optical Access в масштабах мирового рынка (около 4 тыс. инсталляций), однако в России эта компания больше известна как поставщик коммутационного оборудования. Кирилл Терлекчиев проводит параллели между слабым развитием беспроводной оптики и высокопроизводительных оптических технологий WDM/DWDM. Дело в том, что в нашей стране спрос на пропускную способность магистральных каналов (в том числе в крупных городах с высоким уровнем развития телекоммуникаций) пока еще вполне удовлетворяется существующими оптическими сетями, построенными на основе SDH-технологии. «Когда начнется нехватка проводной оптики для организации связи между удаленными пользователями, мы неизбежно придем к использованию беспроводной оптической технологии», — уверяет он.

Только на первый взгляд может показаться, что эта технология предназначена для решения той же категории задач, которые реализуются радиосвязью в стандарте IEEE 802.11. В действительности лазерные модемы обеспечивают примерно такие же скорости передачи, как первичные транспортные сети на оптической основе. Различные зарубежные производители говорят о быстродействии порядка 622 Мбит/с и даже нескольких Гбит/с. Более очевидно, что область применения беспроводной оптики лежит в плоскости построения магистральных сетей, которая в России на сегодняшний день представлена только двумя технологиями — проводных оптических сетей и радиорелейных линий (РРЛ). Соответственно, если сравнивать РРЛ и системы беспроводной оптики по стоимости развертывания, то выигрыш составит примерно в 2-3 раза (в пользу последних).

Идеология применения беспроводной оптики на операторском уровне, которую продвигает Optical Access, — это построение отказоустойчивой ячеистой топологии сети на базе готовых решений. Таковой, например, является Optical Access Mesh — система, состоящая из нескольких парных лазерных модемов и снабженная в каждом узле сети оптическим коммутатором (рис. 2). Доступность беспроводной оптической сети, реализованной на основе решения Mesh, оценивается в 99,999%, что достигается за счет большого запаса емкости и взаимозаменяемости отдельных соединений (посредством организации обходных маршрутов при выходе из строя отдельного узла). Конечно, для российских операторов подобный подход может оказаться слишком смелым, однако нельзя забывать, что еще недавно самым «надежным» способом связи была медная линия, а к радио относились с подозрением.

Рис. 2. Схема построения беспроводной оптической сети на базе решения Optical Access Mesh

Несмотря на определенные трудности и расхождение в понимании места оптической беспроводной связи в инфраструктуре телекоммуникаций, зарубежные производители намерены бороться за российского потребителя. Как известно, компания MicroMax уже сертифицировала оборудование PAV Data Systems в системе «Элекросвязь», что открывает ему дорогу на рынок сетей связи общего пользования. Беспроводные лазерные продукты Optical Access находятся в процессе сертификации, который должен завершиться в текущем году. Тем временем отечественные разработчики пытаются завоевать благосклонность заказчиков и набрать солидный «кейс» внедренных проектов. В ближайшем будущем мы, вероятно, станем свидетелями равноценного противостояния российских и зарубежных игроков, уникального уже потому, что ни в каком другом сегменте рынка телекоммуникационного оборудования позиции наших фирм никогда не были так же сильны, как в беспроводной оптике.

Какие последние исследования в области лазерной оптики, по его мнению, имеют наибольший потенциал

Рынок мощности лазерной оптики свидетельствует о значительной трансформации, обусловленной достижениями в области лазерной технологии и растущим применением в различных отраслях. Согласно отчету Министерства энергетики США, глобальный рынок лазера, как ожидается, достигнет 15,89 млрд. Долл. США к 2025 году, демонстрируя совокупный годовой темп роста (CAGR) в 7,5%. Быстрая эволюция мощных лазерных систем расширяет свою полезность в таких секторах, как производство, защита, телекоммуникации и медицинские технологии. Эта динамика подчеркивает неотъемлемую роль, которую мощная лазерная оптика играет в повышении точности, эффективности и производительности в разных приложениях.

Драйверы рынка

Несколько факторов способствуют росту рынка мощных лазерных опток. Одним из основных драйверов является растущий спрос на высокие процессы производства. Промышленности все чаще внедряют технологии лазерной резки и сварки благодаря их способности обеспечивать чистые сокращения и сокращать отходы. According to the National Institute of Standards and Technology (NIST), the laser manufacturing market is growing at a rapid pace, with projections indicating a growth rate of over 8% annually. Furthermore, the shift towards automation in manufacturing is boosting the demand for high-power lasers, as these systems can be easily integrated into automated production lines.

Рыночные ограничения

Несмотря на многообещающий рост, рынок мощности лазерной оптики сталкивается с несколькими ограничениями. Высокие затраты, связанные с разработкой и обслуживанием передовых лазерных систем, могут удержать небольшие компании от инвестиций в эти технологии. Кроме того, требование к специализированным знаниям и обучению для управления этими сложными системами создает барьер для широкого распространения. Исследования рынка показывают, что около 30% производственных фирм назвали бюджетные ограничения в качестве значительного препятствия на пути инвестиций в мощные лазерные решения. Кроме того, строгие правила в различных секторах, особенно в здравоохранении, могут ограничить скорость усыновления для мощных лазерных применений.

Рыночные возможности

По мере того, как отрасли продолжают развиваться, рынок мощности лазерной оптики предоставляет многочисленные возможности для роста. Появление новых технологий, таких как волокно -лазеры и сверхбыстрые лазеры, расширяет объем приложений. Эти инновации не только повышают эффективность, но и снижают эксплуатационные затраты, делая высокоэффективные лазеры более привлекательными для предприятий. Кроме того, такие сектора, как аэрокосмическая и автомобильная, все чаще инвестируют в мощные лазерные системы для таких приложений, как аддитивное производство и обработка материалов. Глобальная аэрокосмическая промышленность, оцененная в 2021 году примерно в 838 миллиардах долларов США, согласно Федеральному авиационному управлению (FAA), является основным рынком, где мощная лазерная оптика может расширять производственные возможности.

Кроме того, рост лазерной технологии в медицинских приложениях, особенно в операциях и дерматологии, является еще одной областью возможностей. Увеличение предпочтения минимально инвазивных процедур заключается в продвижении спроса на лазерные системы в здравоохранении. В отчете Всемирной организации здравоохранения указывается, что глобальный рынок медицинских лазеров, по прогнозам, будет расти на 5,9% до 2024 года, что еще больше подчеркивает важность мощной лазерной оптики в этом секторе.

Рыночные проблемы

Рынок мощности лазерной оптики также сталкивается с несколькими проблемами, которые могут повлиять на ее траекторию роста. Одной из основных проблем является быстрый темп технологического прогресса, который требует постоянных инвестиций в исследования и разработки. Компании, которые не могут идти в ногу с инновациями, рискуют потерять свои конкурентные преимущества. Кроме того, рынок свидетельствует о растущем числе игроков, что приводит к увеличению конкуренции. Этот сценарий может привести к ценовым войнам, что может сжать маржу для производителей. Необходимость постоянного обновления и давление для снижения затрат может снизить финансовые ресурсы компаний в этом секторе. Наконец, потенциальные условия безопасности, связанные с высоким содержанием лазерного использования, такими как травмы глаз и повреждение кожи, требуют строгого приверженности протоколам безопасности, что может усложнить эксплуатацию и увеличить затраты.

Как специалист оценивает безопасность современных лазерных технологий для человека

Стремительный технический прогресс ознаменовался внедрением во многие отрасли народного хозяйства оптических квантовых генераторов (ОКГ), или лазеров. Они используются в различных отраслях промышленности, в медицине, науке, сельском хозяйстве и т.д. Основными элементами оптических генераторов являются активное (рабочее) вещество, источник энергии накачки и оптический резонатор из параллельных зеркал.

Профессиональные заболевания работников: Лазерное излучение как профессиональная вредность Стремительный технический прогресс ознаменовался внедрением во многие отрасли народного хозяйства оптических квантовых генераторов (ОКГ), или лазеров. Они используются в различных отраслях промышленности, в медицине, науке, сельском хозяйстве и т.д. Основными элементами оптических генераторов являются активное (рабочее) вещество, источник энергии накачки и оптический резонатор из параллельных зеркал.

Существует несколько разновидностей ОКГ в зависимости от используемого в нем активного материала: твердотельные, газовые, полупроводниковые и жидкостные. Наибольшее распространение в настоящее время получили импульсные ОКГ с твердым активным веществом (рубин, стекло с неодимом и др.), генерирующие интенсивное излучение. Источником энергии накачки для твердых лазеров служат импульсные лампы, питание которых осуществляется конденсатором большой емкости.
Газовые лазеры состоят из тех же элементов, что и твердотельные. В качестве активного вещества в них используются смеси газов. Энергией накачки служит постоянное напряжение или высокочастотное поле. Наиболее распространены газовые гелий-неоновые лазеры, генерирующие излучение в красном или инфракрасном диапазоне длин волн.

Лазерные установки широко используются в промышленности для различных технологических целей (пайка микроконтактов, прожигание отверстий в сверхтвердых материалах, резка и обработка кристаллов и т.д.), в научных исследованиях, в биологии, медицине, связи, фотографии, спектроскопии, химии, геодезии и во многих других областях науки и техники. Работа с лазерными установками может представлять определенную потенциальную опасность для обслуживающего персонала.

Какие перспективы использования лазерной оптики в военной промышленности, по его мнению, существуют

В 46 Центральном научно-исследовательском институте Минобороны РФ оценили преимущества и перспективы лазерного оружия и сравнили его возможности с традиционными системами вооружения.

В Минобороны РФ пришли к выводу, что в настоящее время во всех развитых странах активно совершенствуются комплексы лазерных вооружений для решения различных боевых задач. Идут разработки для повышения эффективности действия лазерного оружия, а также изобретаются новые системы защиты от его воздействия. По мнению военных, в дальнейшем перспектива использования боевых лазерных систем и лазерного оружия в целом будет иметь широчайшее применение в военных конфликтах будущего. Кроме того, дальнейшая разработка систем лазерного оружия приведет к появлению и внедрению новых стратегий и тактик ведения боевых действий.

В Минобороны считают, что применение данного типа оружия может сыграть решающую роль при военных конфликтах для защиты важных государственных, военных и промышленных объектов. По сравнению с традиционными системами вооружения лазерное оружие имеет ряд преимуществ.

В чем силы и слабости?

Лазерное оружие выгодно отличается от прочих видов вооружений скрытностью применения, что обусловлено отсутствием дыма, звука и пламени. Также к сильным сторонам лазерного оружия можно отнести очень малый интервал времени воздействия и высочайшую точность. Из минусов можно выделить то, что использование его ограничено зоной прямой видимости, в условиях затрудненной видимости, таких как дождь, туман, снегопад, запыленность и задымленность атмосферы, поражающее действие на порядок снижается, а при применении аэрозольных завес воздействие на объект может отсутствовать. При этом главным ограничением лазерного оружия является его энергозависимость. Количество энергии при выстреле лазера по слабобронированной цели должно превышать 100-250 КВт, для этого потребуется мощная энергоустановка.

В чем преимущества по сравнению с традиционными видами вооружения?

Лазерный луч способен перехватывать маневрирующие цели, что выгодно отличает его от противоракет и зенитных ракет. Его скорость такова, что отклониться от него практически невозможно. Лазер можно использовать не только для уничтожения, но и для ослепления цели, а также ее обнаружения. С помощью регулировки мощности можно воздействовать на цель в весьма широких пределах: от предупреждения до нанесения критических повреждений.

Также оружие отличает высокая скорость и точность поражения. Луч движется со скоростью света и достигает цели практически мгновенно. Ее уничтожение происходит за считаные секунды, для переноса огня на другую цель необходим минимум времени. Излучение поражает именно ту область, на которую было направлено, не влияя на окружающие предметы. Луч лазера не имеет массы, поэтому при выстреле не нужно вносить баллистические поправки, учитывать направление и силу ветра.

При выстреле лазерным лучом отсутствует отдача. Выстрел из лазерной установки не обладает демаскирующими признаками. Стоимость одного выстрела относительно низкая.

Какое есть российское лазерное оружие?

В России перспективный боевой лазерный комплекс «Пересвет» заступил на боевое дежурство с начала декабря 2018 года. Известно о нем очень немногое: военные не сообщают информацию, но и не опровергают появляющиеся сообщения в СМИ. Тактико-технические характеристики комплекса военные не раскрывают, неизвестен даже достоверно источник энергии.

Однако пока это единственное лазерное оружие в мире, поставленное на вооружение и проверенное в боевой обстановке, в частности в Сирии. Комплекс мобилен и может размещаться на транспортных средствах, имеет модульный принцип построения основных систем, что позволяет проводить наращивание мощности и номенклатуры поражаемых целей. По мнению экспертов, дальнейшая доработка этой системы лазерного оружия приведет к появлению и внедрению новых стратегий и тактик ведения боевых действий.

Какие еще страны разрабатывают лазерное оружие?

В настоящее время разработкой новых систем лазерного вооружения занимаются также в Германии, Великобритании, США, Китае, Израиле и Франции. Компании Lockheed Martin и Northrop Grumman (США) часто демонстрируют практические результаты своих работ по созданию лазерного оружия наземного базирования. В 2019 году в США было объявлено о создании КЛОСН GBADOTM, основной задачей которого является защита от разведывательных и ударных БПЛА противника. Также они заявили о первом в истории контракте с Пентагоном на поставку полностью интегрированных высокоэнергетических систем HELIOS, которыми будет оснащён эсминец класса ArleighBurke, мощность установки превышает 60 кВт.

В 2014 году Израиль представил боевой лазерный комплекс Iron Beam, в состав которого входят РЛС и две лазерные твердотельные установки. Комплекс предназначен для поражения снарядов, ракет и мин на малых дистанциях. Компания Rheinmetall (Германия) заявила об успешном испытании боевого блока лазерного комплекса, в основе которого собственная разработка, а также была спроектирована станция обнаружения и слежения за целями.

Как, по мнению специалиста, лазерные технологии могут повлиять на развитие альтернативной энергетики

Часть 1

Пролог: как появился, как развивается и что обещает мегатренд альтернативной энергетики

Как спастись от огня, который никогда не гаснет и не разгорается?

Гераклит

Как и почему альтернативная энергетика и связанные с ней понятия, технологии и ресурсы составили мегатренд XXI в.?

В последующих главах мы рассмотрим постепенное переосмысление представлений общества об энергии и сделаем вывод, что превращение альтернативной энергетики в современный мегатренд основано на рационализации ви́дения возобновляемой энергии. Мы проанализируем, как менялось восприятие альтернативной энергетики на протяжении неспокойных XX и XXI вв., и попытаемся показать, каким образом формирование мегатренда альтернативной энергетики связано с такими современными процессами, как глобализация и глобальная технологическая революция, происходящими на фоне смены парадигмы мирового развития после холодной войны.

В этом исследовании современное развитие альтернативной энергетики рассматривается как тенденция, которая характеризуется совокупностью развивающихся и взаимодействующих социально-политических и технико-экономических движущих сил в социокультурном контексте, и утверждается, что эти силы приводят тренд в движение и определяют его дальнейшее становление.

Мегатренд альтернативной энергетики, более чем какое-либо другое явление, можно рассматривать как социально обусловленный феномен. Он следствие слияния знаний и действий различных участников мирового общества, которые по отдельности не могли бы создать такое явление, но вместе придают ему постоянный импульс.

Возможно, эволюция мегатренда альтернативной энергетики предсказывает будущий облик мировой безопасности. Новый и грядущий контекст безопасности описывается в книге с помощью понятия «универсальная секьюритизация»; в быстро меняющемся мире оно обусловлено постоянно растущим количеством взаимодействующих угроз и субъектов.

Эти элементы намеренно представлены в статике, что облегчает их понимание. В действительности же, в турбулентной среде они динамичны, хаотичны и изменчивы.