Lietuvos lazeriams 60 metų: nuo pirmojo iki pasaulio

Per 60 metų nuo pirmojo Lietuvoje įžiebto lazerio šalyje susiformavo daugiau kaip 60 įmonių vienijantis lazerių ir fotonikos sektorius. Jame bei susijusiuose mokslo centruose dirba daugiau nei 2 tūkst. aukštos kvalifikacijos specialistų, o daugiau kaip 90 proc. Lietuvoje sukuriamos lazerių sektoriaus produkcijos eksportuojama, teigiama Lietuvos lazerių asociacijos pranešime.

Pirmasis lietuviškas lazeris Vilniaus universitete įžiebtas 1966 m. – praėjus vos šešeriems metams nuo pirmojo veikiančio lazerio sukūrimo JAV. Šios sukakties istorija dabar pristatoma visuomenei. Nuo rugsėjo 9 d. Lietuvos nacionalinio muziejaus Istorijų namuose veikiančioje parodoje „Ateities trajektorija“ galima susipažinti su Lietuvos lazerių sektoriaus raida, jo pradininkais, mokslininkais ir įmones kūrusiais žmonėmis.

Nuo studentų išvykos iki pirmojo lietuviško lazerio

Akademikas prof. Povilas Brazdžiūnas lazerių fizikos potencialą įžvelgė dar 1962 m. Jo iniciatyva trys Vilniaus universiteto studentai – Algis Petras Piskarskas, Evaldas Kazys Maldutis ir Irena Gulbinaitė, vėliau Gulbinaitė-Nagisetty, – buvo išsiųsti studijuoti kvantinės elektronikos ir bangų fizikos.

I. Gulbinaitė-Nagisetty profesoriaus sprendimą aiškina tuo, kad Lietuva neturėjo naftos ar kitų didelių gamtinių išteklių, todėl reikėjo ugdyti jaunąją kartą ir suteikti jai galimybę lazeriais spręsti problemas. Jos teigimu, ši vizija padėjo lazeriams Lietuvoje įsitvirtinti gerokai anksčiau.

Lazeriais tuo metu susidomėjo ir puslaidininkių fizikai. Juozui Vidmančiui Vaitkui tyrimams reikėjo trumpų, intensyvių šviesos impulsų, o rubino lazeris suteikė tokių galimybių. Todėl 1966 m. J. V. Vaitkus, Jurgis Viščakas ir Remigijus Baltramiejūnas Vilniaus universitete įžiebė pirmąjį lazerį Lietuvoje. Tai buvo kietakūnis rubino lazeris, naudotas puslaidininkių fizikos tyrimams.

1968 m. į Lietuvą grįžo A. P. Piskarskas ir E. K. Maldutis. Pasak buvusio Lietuvos lazerių asociacijos direktoriaus Petro Balkevičiaus atsiminimų, kiekvienas jų parsivežė maždaug po sunkvežimį laboratorinės įrangos. Vilniuje netrukus pradėjo formuotis kelios stiprios lazerių tyrimų mokyklos.

Lietuvos lazerių asociacijos prezidentas dr. Gediminas Račiukaitis vienomis svarbiausių sektoriaus stiprybių laiko ankstyvą talentingų studentų rengimą užsienyje ir nuo pat pradžių susiformavusį ryšį tarp fundamentinio mokslo bei taikomųjų tyrimų. A. P. Piskarsko darbai buvo orientuoti į fundamentinę lazerių fiziką, o J. V. Vaitkus lazerius taikė puslaidininkių tyrimuose. Šias kryptis papildė Vilniaus universiteto ir Fizikos instituto mokslinės mokyklos bei jų tarpusavio konkurencija.

A. P. Piskarsko grupė Vilniuje tyrė netiesinę optiką ir ultratrumpuosius šviesos impulsus. Dar nesant femtosekundinių lazerių, čia pademonstruotas vienas pirmųjų pasaulyje parametrinių stiprintuvų, veikusių pikosekundinių impulsų diapazone. 1972 m. paskelbtas lietuvių mokslininkų darbas apie derinamo dažnio ultratrumpųjų impulsų parametrinį generavimą padėjo Lietuvos fizikams įsitvirtinti Europos lazerių mokslo žemėlapyje.

1992 m. Vilniaus universitete A. P. Piskarskas, Audrius Dubietis ir Gediminas Jonušauskas sukūrė optinio parametrinio čirpuotų impulsų stiprinimo, arba OPCPA, metodiką. Jos principai dabar naudojami kuriant itin didelio intensyvumo lazerines sistemas.

1979 m. A. P. Piskarsko iniciatyva Vilniuje pradėta rengti tarptautinė lazerių fizikos mokykla. Sovietmečiu, kai ryšiai su Vakarų mokslo bendruomene buvo riboti, į ją atvykdavo mokslininkai iš Europos ir JAV. Užmegzti ryšiai vėliau padėjo Lietuvos tyrėjams rasti partnerių ir plėtoti tarptautinį lazerių verslą.

Kita kryptis formavosi aplink prof. E. K. Maldutį, tyrusį, kaip galinga lazerio spinduliuotė veikia medžiagas ir optinius komponentus. 1970 m. grįžęs į Lietuvą, jis su kolegomis įžiebė pirmąjį lazerį Lietuvos mokslų akademijoje, vėliau kūrė lazerių tyrimų grupes ir vadovavo Fizikos instituto Lazerinės optikos skyriui.

1978 m. Fizikos institute įsteigtame Eksperimentinės gamybos padalinyje buvo kuriama lazeriams reikalinga tiksli mechanika, elektronika ir optikos komponentai, taip pat šlifuojamas bei poliruojamas stiklas ir kristalai. Po dvejų metų čia dirbo daugiau kaip 60 žmonių. Vėliau EKSMA vardą gavusiame padalinyje susiformavo kompetencijų branduolys, iš kurio nepriklausomoje Lietuvoje išaugo tokios įmonės kaip „Standa“ ir „Ekspla“.

Lietuvos lazerių istorijoje išliko glaudus ryšys tarp mokslo ir gamybos. Mokslininkai patys konstravo prietaisus, inžinieriai dirbo kartu su tyrėjais, o kai kurios mokslinės grupės ilgainiui virto įmonėmis.

Nuo pirmųjų pardavimų iki pasaulinės rinkos

Atkūrus nepriklausomybę, mokslas neteko ankstesnio finansavimo. Dalis fizikų išvyko į užsienį, kiti rinkosi tuo metu pelningesnę prekybą, tačiau dalis lazerių specialistų nusprendė parduoti technologijas, kurias mokėjo kurti.

1987 m. Fizikos instituto Bandomojoje lazerinės ir elektroninės technikos gamykloje sukurtas lazeris PL1020 buvo pristatytas tarptautinėje parodoje Miunchene ir parduotas Miunsterio universitetui. 1992 m. vienuolika žmonių įkūrė „Eksplą“, o jau kitais metais pirmieji Lietuvoje pagaminti lazeriai buvo parduoti Japonijoje. Netrukus pradėta prekiauti ir su JAV.

1994 m. įsteigta „Light Conversion“. Vienas iš jos kūrimo tikslų buvo sudaryti sąlygas jauniems aukštos kvalifikacijos specialistams Lietuvoje dirbti su pažangiomis technologijomis. Taip iš kelis dešimtmečius augintų mokslo mokyklų formavosi dabartinė lazerių pramonė.

Šiandien Lietuvos lazerių ekosistema apima visą vertės grandinę: fundamentinius tyrimus, optiką ir komponentus, lazerių šaltinius, sistemas bei technologijų diegimą pramonėje. Daugiau kaip 90 proc. sektoriaus produkcijos eksportuojama į Europos Sąjungą, JAV, Japoniją, Pietų Korėją, Taivaną ir kitas aukštųjų technologijų rinkas.

Lietuvoje sukurtomis technologijomis naudojasi 96 iš 100 geriausiai pasaulyje vertinamų universitetų. Lietuvos lazerių asociacijos vykdomosios direktorės Kristinos Ananičienės teigimu, vienam sektoriaus darbuotojui tenkanti pridėtinė vertė daugiau nei tris kartus viršija šalies vidurkį, nors lazerių sektoriaus dalis Lietuvos BVP nėra didelė.

Pasikeitė ir sektoriaus klientų struktūra. Iš pradžių daugiausia dirbta su universitetais ir mokslinių tyrimų institucijomis, o šiandien daugiau nei pusė pardavimų tenka pramonei. Lazerinės technologijos naudojamos puslaidininkių gamyboje, gyvybės moksluose ir medicinoje, automatizuotoje pramonėje, kvantinėse technologijose, kosmoso bei gynybos sektoriuose.

Lietuva yra Europos didžiojo mokslo infrastruktūros ELI ERIC, kartais vadinamos „lazerių CERN“, bendrasteigėja. 2023 m. Taivane kartu su Pramoninių technologijų tyrimų institutu ITRI atidarytas bendras ultratrumpųjų impulsų lazerių technologijų tyrimų ir inovacijų centras ULTRI.

Pasak dr. G. Račiukaičio, šį rezultatą lėmė anksti pastebėtas naujos mokslo krypties potencialas, kelios stiprios ir tarpusavyje konkuruojančios mokslinės mokyklos, dešimtmečius fizikų ir inžinierių kartas rengę universitetai bei žmonės, po nepriklausomybės atkūrimo mokslines kompetencijas pavertę verslu. Jo teigimu, prie naujų įmonių kūrimosi prisideda ir Europos Sąjungos bei valstybės investicijos.

Naujos kryptys: kvantinės technologijos ir kosmosas

Lietuvos lazerių sektoriaus ateitis siejama su ultratrumpųjų impulsų lazeriais ir jų taikymu pramonėje, tačiau ieškoma ir naujų panaudojimo sričių. Tai – lazerių ir fotonikos sprendimai kvantinėms technologijoms, ryšiams, medicinai, gynybai bei kosmosui.

Vienas naujausių pavyzdžių – 2025 m. į orbitą pakeltas Lietuvoje sukurtas bendrovės „Integrated Optics“ lazeris. Kartu su Vienos universiteto mokslininkais jis panaudotas kvantinių technologijų eksperimente.

Dr. G. Račiukaičio vertinimu, Lietuvos stiprybė nebūtinai bus masinė gamyba. Realesnė kryptis – sunkiai pakeičiamų, aukštos kompetencijos reikalaujančių komponentų ir technologijų kūrimas bei dalyvavimas dideliuose tarptautiniuose projektuose.

Per šešis dešimtmečius kelių mokslininkų grupių pradėta veikla išaugo į daugiau kaip 60 įmonių apimančią ekosistemą. Jos istorija prasidėjo nuo 1962 m. priimto sprendimo išsiųsti jaunus studentus mokytis lazerių fizikos, o pirmasis lazeris Lietuvoje Vilniaus universitete įžiebtas 1966 m.