Взгляд в будущее фотоники и изучение возможностей лазерных технологий

В ходе прошедшей “Международной конференции по лазерным технологиям 2024 (AKL’24)”  525 участников из 21 страны не только приняли участие в 3 форумах и 9 параллельных сессиях, в рамках которых было представлено в общей сложности 82 доклада экспертов, но и посетили выставки 58 компаний, а также 60 демонстраций лазерных технологий в лабораториях Института лазерных технологий имени Фраунгофера (ILT) и Ахенского технического университета (RWTH).
В ходе конференции прошли различные форумы и заседания, посвящённые актуальным вопросам, вызывающим наибольший интерес в отрасли. При этом AKL отличается высоким уровнем профессионализма. Она служит мостом между прикладными исследованиями и практическим применением. Поставщики технологий и заказчики собираются вместе, чтобы совместно обсуждать проблемы, ставить цели и делиться видением будущего, а также развивать сотрудничество в рамках конференции.
Потенциал лазерных технологий далеко не исчерпан.

В настоящее время лазеры все шире применяются в области технологий обработки поверхностей, аддитивного производства и медицинской техники. С помощью лазеров можно резать и соединять металлы и пластмассы, создавать трехмерные микроструктуры внутри стекла, а также изготавливать полупроводники и электронные изделия с размерами порядка микрона. Однако за шестьдесят лет, прошедших с момента изобретения лазера, лазерная отрасль реализовала лишь небольшую часть его фактического технического и экономического потенциала. Лазер ещё не раскрыл всех своих возможностей.
Как отметил в своей заключительной речи на конференции AKL’24 профессор Константин Хефнер, директор Института лазерных технологий имени Фраунгофера: “Напротив, развитие лазерных технологий только начинается”. Чтобы в полной мере раскрыть её потенциал, необходимы новые источники излучения, усовершенствованные оптические системы и оптимизированные процессы. Первые применения лазера напоминали примитивный ручной топор, тогда как современные квантовые технологии работают в масштабе отдельных фотонов, ионов и атомов. Подобной точности достигли также технологии обработки поверхностей и оптические покрытия.

Искусственный интеллект
Важная тема конференции AKL’24: как фотоника может как можно быстрее задействовать потенциал искусственного интеллекта? В связи с растущей цифровизацией технологических цепочек всё больше сетевых машин и датчиков генерируют огромные объёмы данных. Это касается как исследований, разработок и проектирования, так и производства фотонных устройств и жизненного цикла продукции. Искусственный интеллект и машинное обучение открывают новые возможности для обработки этого богатого сырья в виде данных.

Исходные данные превращаются в информацию с добавленной стоимостью.
Искусственный интеллект становится инструментом для генерации фотонов, основанным на данных. Сейчас стоит вопрос о том, как поставщики лазерных систем, датчиков и оптики могут как можно быстрее реализовать свой технологический и экономический потенциал. Профессор Константин Хефнер, директор Института лазерных технологий имени Лауэнхофа, заявил: “Благодаря искусственному интеллекту способность собирать данные и извлекать из них дополнительную ценность стала синонимом конкурентного преимущества».

Цифровизация и искусственный интеллект определяют развитие фотоники. Обсуждения на форуме наглядно продемонстрировали, что сочетание методов искусственного интеллекта с различными измерительными и сенсорными технологиями, включая камеры, пирометров или фотодиодов для регистрации излучения в технологическом процессе, а также оптической когерентной томографии (ОКТ) и лазерно-акустических датчиков, открывает возможности, которые выходят далеко за рамки традиционного обнаружения и регистрации дефектов и отклонений.
Если сгенерированные измерительные сигналы и сигналы датчиков синхронизированы с данными о технологическом процессе и системе (например, с данными о производительности лазера) с помощью временных координат, то для определения причин дефектов и отклонений можно также использовать методы анализа на основе искусственного интеллекта. Это станет первым шагом к корректировке параметров в текущем лазерном процессе, что позволит избежать дефектов качества или, по крайней мере, незамедлительно их обнаружить. Таким образом, фотонные производственные процессы будут очень близки к цели — производству без дефектов.

Поскольку каналы можно комбинировать по мере необходимости, датчик также регистрирует акустическую эмиссию, влажность, давление воздуха и температуру. Кроме того, благодаря возможности подключения к любой сторонней системе датчиков это компактное устройство способно формировать обширную базу данных со скоростью около одного миллиона отсчетов в секунду.