Лазерные технологии активно используются в разных сферах деятельности человека уже более полувека. Но их потенциал до сих пор не исчерпан. Сегодня внимание исследователей и производителей привлекают сверхкороткие лазерные установки.

Одним из перспективных направлений на сегодня считается изучение и применение фемтосекундных лазеров — тех, которые имеют сверхкороткие импульсы, исчисляемые фемтосекундами (одна фемтосекунда — 10^–15 секунды). Они были созданы еще в 1980-е годы, но постоянно находят новые сферы применения. Сейчас они используются в информационных технологиях, в медицине, биотехнологиях и т. п.

В 2024 году, по данным консалтинговой компании Market Research Intellect, рынок фемтосекундных лазеров составлял 1,1 млрд долларов. Предполагается, что к 2033 году он достигнет 1,8 млрд долларов, развиваясь с темпом роста в 7,2% в год.  

В отчете говорится, что фемтосекундные лазеры произвели революцию в офтальмологии при коррекции зрения. Кроме того, их использование набирает большую популярность в нейрохирургии из-за высокой точности и минимального повреждения тканей при воздействии, например при лечении опухолей головного мозга. 

В марте 2025 года российские ученые создали фемтосекундный лазер, который помогает лучше видеть ткани организма и диагностировать и лечить заболевания, в том числе онкологические. Устройство сконструировали исследователи из МГТУ им. Н. Э. Баумана в лаборатории под руководством Михаила Тарабрина.

Это не первый случай использования сверхкоротких лазеров для диагностики в медицине, но уникальность технологии ученых из МГТУ заключалась в том, что в ней применялся диапазон 2,2–2,4 микрометра, где вода почти не поглощает свет и не мешает наблюдению. Лазер дает четкое изображение коллагена и других тканей с высоким разрешением — до 22 микрометров. 

Большие перспективы связаны с использованием сверхкоротких лазеров при производстве микрочипов. Так, осенью 2025 года китайские разработчики заявили о создании технологии, которая позволит им добиться независимости в сфере микросхем. Сконструированный ими аппарат дает возможность переносить на платы рисунок с минимальным размером элементов в 14 нанометров. Для этого используется воздействие фемтосекундного лазера на аргон без громоздкой системы зеркал, которая применяется в европейских аппаратах и недоступна на сегодня в промышленности КНР. Новый метод даст возможность китайским производителям выпускать небольшие партии микрочипов. 

В информационных технологиях сверхкороткие лазеры применяют для передачи и хранения информации. В оптических системах передачи данных они используются для модуляции света с ультракороткими импульсами, что позволяет увеличивать пропускную способность каналов связи за счет повышения частоты следования импульсов и снижения их длительности. А немецкий стартап Cerabyte предложил в 2024 году технологию лазерной записи информации на стекле со слоем нанокерамики. По заверению разработчиков, это не только дает возможность записать на одно устройство 10 тыс. терабайт данных, но и хранить их практически неограниченное время. 

Сверхкороткие лазеры помогают и в фундаментальных научных исследованиях. Так, в Национальном центре физики и математики в Сарове ведется работа над созданием самого мощного лазера в мире — XCELS (Exawatt Center for Extreme Light Studies, Центр исследований экстремальных световых полей). С его помощью ученые надеются изучить природу вакуума, что позволит найти ответы на вопросы о том, как устроена материя и появилась Вселенная.

Фото: Daniele Levis Pelusi / Unsplash