Приложението на българските лазери

Екатерина Тотева, Валерия Димитрова, БТА

Българските лазери помагат на лекарите по света да се справят със сложни проблеми в дерматологията, с тях се правят изследвания на релефа на морското дъно, грижат се за точността на телескопите и за чистота на въздуха, радват ни със светлинните образи в небето. Зад всичко това стои един човешки живот - този на българския учен академик д.ф.н. Никола Съботинов, създателя на нов вид газови лазери с пари на меден бромид, защитени с 26 изобретения в България и с патенти в САЩ, Япония, Германия, Франция, Австралия и в други страни. Лазерите се произвеждат в България и Австралия и са внедрени в медицинската практика. Към 2019 г. цитираните научни публикации на академик Съботинов от други автори в научната литература са около 1390 броя. Името на академик д.ф.н. Никола Съботинов е вписано в "Златната книга на Патентно ведомство на Република България".

Вече съм пенсионер, но продължавам да следя случващото се в създадената от мен лаборатория в областта на лазерните източници, разказа пред БТА академик Съботинов. Като начало лабораторията е ориентирана към лазери с пари на различни метали, които могат да генерират в широк спектрален диапазон различни лазерни преходи и дават възможност за генерация и на много високи мощности. Поради тези си ценни качества аз навремето се ориентирах към този клас лазери, а впоследствие създадох лабораторията, а може да се каже и школа, защото имаме значителни приноси, които световната наука и практика използва, разказа ученият.

Той започва работа в тази област от 1970 г., когато пуска в действие в лабораторията лазер с кадмиеви пари, който и досега работи в синята област на спектъра. Началото на научните изследвания на академик Съботинов е още в студентските му години през 60-те години, като по това време за първи се появяват лазерните източници в САЩ, и в България също започват изследвания. Първият лазер в България е пуснат в Института по електроника от ст.н.с Васил Стефанов, като това е било повторение на американския резултат с рубинов лазер. По това време Съботинов е студент ІV курс в България и посещава лабораторията на Института, за да се запознае с това научно постижение. Това беше първата ми среща с лазера и аз още тогава се влюбих в тази област, спомня си ученият. Той става кръжочник в лабораторията и участва в пускането в действие на първия хелий-неонов газов лазер в България, а дипломната му работа е върху изследвания на хелийния лазер и това е първата студентска дипломна работа в България в тази насока.

След това ученият постъпва на работа във Физическия институт на БАН, където се занимава с изследвания на чeстотните характеристики на хелий-неоновия лазер. Тогава той поставя началото на физическите изследвания на лазерите в този институт на БАН.

Междувременно, за да продължат изследванията, са били нужни многослойни диелектрични лазерни огледала с близо 100 процента отражение. Такива обаче в страната са липсвали, което провокира учения у нас да се направи такава инсталация за изработването на диелектрични огледала, при това по напълно оригинален начин. Този метод е защитен с авторско свидетелство и така започва изобретателската дейност на академик Съботин. Методът намира и своето индустриално приложение в Института по специална оптика в София за разработването на технология за изготвяне на многослойни лазерни огледала с висока степен на отразяване.

По-късно ученият започва работа върху лазерите с метални пари, като първите крачки са направени в областта на кадмиевите лазери в синия диапазон, последвани от йонните газови лазери, следвани от хелий-селен лазери в зелена област. Следващото изобретение е комбинация между двата вида лазери и е създаден синьо-зелен лазер – хелий-кадмий-селенов лазер, нещо което се прави за първи път в световната практика. Това е и второто авторско свидетелство за изобретението на учения.

Той обаче не спира да мечтае и решава да се създадат и условия за генерация на червения диапазон към синьо-зеления и така за първи път в България е бил пуснат в действие хелий-кадмий-селен-неонов лазер, който покрива основните дължини на вълните на спектъра - синя, зелена и червена. И така вече България има първия многовълнов бял лазерен източник, който има и авторско свидетелство. Това откритие е публикувано в световни научни издания.

Академик Съботинов има в областта на лазерите 30 авторски патента, с които се решават въпроси, на които световната практика от години търси решения.

Ученият се гордее най-много със създаването в лабораторията, основана от него, на нов вариант на най-мощния лазер с метални пари във видимия диапазон на спектъра - т.нар. меден лазер, който има големи приложения в медицината, военните технологии, при корекции на телескопи. Този лазер обаче е имал проблем, свързан с изпаряването на медта, което е ставало при температура около 1500 градуса, което е отнемало от половин до един час за разгряване на съответната апаратура. В търсене на решение на този проблем ученият се ориентира към използване на съединението меден бромид и през 1974 г. в лабораторията лазерът с пари на меден бромид започва да действа. Това беше голямо събитие, лабораторията се озари от зелено-жълта светлина, температурата, при която направихме генерацията на лазера, беше само 500 градуса, спомня си ученият. Оказва се, че подобен научен резултат с меден бромид не е докладван от световната общност на учените и българският учен подава заявка за авторско свидетелство. Нашето изобретение през 1979 г. беше определено като изобретение на годината в България, получихме редица награди и така до 1996 г., докогато са натрупани редица други изобретения и бях вписан в "Златната книга" на българските изобретатели, спомня си ученият.

Изобретението не значи веднага практическа реализация, това е работеща идея, но понякога тя е съпроводена с други ограничения, посочи академик Съботинов и изтъкна, че те се преодоляват само чрез допълнителни научно-приложни изследвания, като визира лазера с пари на меден бромид и проблема с продължителността на живота му. Само чрез тези допълнителни изследвания е било възможно да се достигне до 1000 часа време на живот на системата и да се увеличи мощността й. Междувременно, в този процес е направено и откритие, свързано с увеличаване на мощността на лазера. По този начин лазерът вече е бил готов за практическото му реализиране и само за 6 месеца са изготвени два лазера с пари на меден бромид от екип от учени под ръководството на академик Съботинов.

Ученият подчерта, че за да има интерес от страна на бизнеса към съответното изобретение, винаги е добре да му бъден направен пилотен образец. И така лазерът с пари на меден бромид е бил внедрен в редовно производство в пловдивското предприятие "Оптични технологии", а после лазерите са представени и на световно изложение в Хановер, което отключва интереса на чуждестранни фирми. Това става повод за решението да се предложи лиценз за производство на мощни световни фирми от САЩ, Австралия, Великобритания. Само десет дни след като съобщихме на тези компании, в София пристигна президентът на австралийската фирма, който три дни почти спа пред нашия лазер в лабораторията, след което заяви желание за покупка на лиценза, спомня си ученият. И досега австралийската фирма продължава производството на българския лазер. Интересът на Австралия провокира и фирми от САЩ, като в Силициевата долина, след проведени успешни експерименти, водеща американска компания веднага решава да премине към масово производство на лазера. Австралийската компания бе по-скромна в изискванията си, което стана причина да се ориентираме към тях, разказа академик Съботинов. Този лазер се използва главно за медицината - за борба с различни кожни заболявания. Приложим е и за технологични процедури - пробиване на микроотвори, обработка на различни материали. След като лазерът, произвеждан от австралийската компания, започва да превзема азиатските пазари, корейска фирма също проявява интерес към покупка на лиценза за производството му. Нашият лиценз беше минал 20-годишния срок, но ние направихме сътрудничество с корейската фирма, разказа ученият. Корейската фирма заедно с българска за 6 месеца правят съвместно изделие за нуждите на дерматологията.

В България, след 1989 г., три малки фирми се захващат с производството му, което е било основно за износ. Продадени са над 500 лазерни източника, които намират място в шоу бизнеса - за светлинни изображения, както и за медицински цели.

Лазерът е приложим и за измерването на дълбочината на морското дъно, защото зеленото лъчение прониква дълбоко във водата, което позволява да се правят изследвания на релефа на морското дъно. Приложим е за дистанционно определяне на обекти или за изследване на замърсяванията на атмосферата.

И така, лазерът намери широко приложение в индустрията, разказа академик Съботинов. По няколко европроекта, с много добро финансиране, с кооперираните действия с британската индустрия, бяха създадени условия за производство на лазер с пари на меден бромид с мощност над 120 вата.

За да стигне едно изобретение до практическа реализация, много е важно бизнесът да бъде убеден, че постигнатият резултат е приложим в практиката, което се доказва с готов работещ прототип, съветва бъдещите изобретатели академик Съботинов. Това дава по-големи надежди бързо изобретенията да се свържат с бизнеса. Ако потенциалът на местния пазар не е голям, прототипът може да бъде представен пред чуждестранни фирми, трябва да бъде представен и на международни изложения. Този процес би трябвало да се финансира от Фонд за приложни научни изследвания. За жалост, в България средствата за приложните научни изследвания не са достатъчни, пари има основно за фундаменталната наука, посочи ученият. По пътя до реализацията на изобретението важна роля имат и техническите специалисти - инженерите, които да работя заедно с учените. В БАН обаче, след бюджетните ограничения, през периода 2008-2013 г., опитните технически екипи в помощ на науката почти не останаха, разказа ученият.

Международното признание на нашите научни изследвания и приложни резултати се изразява в мнението на световноизвестни учени от Великобритания, САЩ, Япония, Русия и България, между които и нобеловият лауреат акад. Николай Басов, един от създателите на лазера. Академик Басов казва: "В резултат на пълния цикъл от физични изследвания и разработки беше създаден лазер, който по много параметри е значително по-добър от другите лазери от този тип, известни в световната научна литература. Българските физици имат крупен принос в разработката и практическото конструиране на този лазер", допълва академик Басов.

Интервюто с академик д.ф.н. Никола Съботинов е направено в рамките на партньорската инициатива между БТА и националното ни патентно ведомство, която предвижда в съвместната рубрика "Създадено в България" всяка седмица да бъдат представяни както вписаните в "Златната книга на Патентното ведомство" българи, така и дейността на Патентното ведомство.