Историй успеха

Инноваторы Санкт-Петербурга улучшили полупроводниковые лазеры

Компания: ООО «Эльфолюм»

Регион: г. Санкт-Петербург

Сайт: www.elfolum.com

Проект: Разработка высокоэффективных полупроводниковых лазеров, излучающих в диапазоне длин волн 800 – 1800 нм.

Поддержка Фонда содействия: в рамках программы «Старт» компания прошла три этапа и получила 3,9 млн рублей (2005-2008 годы). В 2015 году по программе «Коммерциализация» получено 4 млн рублей.

Краткое описание: Полупроводниковые лазеры являются единственными приборами, объединяющими такие характеристики, как рекордно высокий КПД, высокая оптическая мощность, миниатюрные размеры и высокая надежность. Важный аспект деятельности предприятия – производство полупроводниковых лазеров с конкурентоспособными характеристиками на отечественной компонентой базе. В настоящее время, учитывая принятые санкции со стороны мировых производителей лазеров и применение лазеров в системах специального назначения, «Эльфолюм» активно работает в направлении импортозамещения зарубежных аналогов.

 Эльфолюм 1

Санкт-Петербургская компания «Эльфолюм» была создана ведущими научными сотрудниками Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе. Генеральный директор компании Никита Пихтин, вдохновленный исследованиями академика Жореса Алферова, после окончания СПбГЭТУ  «ЛЭТИ» решил развивать идеи выдающегося ученого, основной вклад которого в физику и электронику состоит в создании «идеальных» полупроводниковых гетероструктур и приборов на их основе. Полупроводниковые лазеры являются сегодня единственными приборами, объединяющими такие характеристики, как рекордно высокий КПД (до 70%), высокая оптическая мощность с единичного излучателя в непрерывном режиме (до 10 Вт), миниатюрные размеры и высокая надежность.

Будущему коллективу компании, работавшему в начале 2000-х годов в Лаборатории полупроводниковой люминесценции и инжекционных излучателей ФТИ им. А.Ф. Иоффе, удалось , достигнуть рекордного значения КПД ≈ 74 % в полупроводниковых лазерах с шириной излучающей области 100 мкм и выходной оптической мощностью 16 Вт в непрерывном режиме генерации при комнатной температуре. Полученные результаты были опубликованы, представлены на российских и международных конференциях, был написан патент «Инжекционный лазер», права на который по лицензионному соглашению в дальнейшем получила компания «Эльфолюм», созданная в 2004 году.

Развитие проекта требовало инвестиций. Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере высоко оценил проект создания волоконно-оптических датчиков, и в 2005 году по программе «Старт» компания получила 750 тысяч рублей на разработку мощных лазерных диодов с высокой эффективностью и рабочей оптической мощностью. Участие во втором этапе программы «Старт» позволило компании в 2006 году провести разработку технологии пайки кристаллов мощных лазерных диодов и повысить срок их службы. Тогда же начались первые продажи. Потребность в приборах возникла в институтах и лабораториях, выполняющих передовые НИОКР, где требовались полупроводниковые лазеры с конкретными характеристиками, в частности мощность на определенной длине волны излучения.  Заказчиками стали Центр естественно-научных исследований Института общей физики
им. А.М. Прохорова Российской академии наук, Физический институт
им. П.Н. Лебедева РАН и Российский федеральный ядерный центр –Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики им. академика Е.И. Забабахина. В 2007 году выручка компании составила 3,3 млн рублей.

Участие в третьем этапе программы «Старт» в 2008 году позволило компании «Эльфолюм» организовать мелкосерийное производство полупроводниковых лазеров, по своим параметрам не уступающих мировым аналогам. Полученные от Фонда содействия 2,25 млн рублей были направлены на доработку мощных лазерных диодов с различными длинами волн излучения (800-1800 нм) в корпусах разного типа. Для каждой длины волны – своя сфера применения: например, длина волны 905 нм – для лидаров, дальномеров, 1550 нм – для медицины. Таким образом, на каждую конкретную длину волны требовалось разработать и изготовить свою модель полупроводникового лазера. В настоящее время, когда проблема повышения энергоэффективности становится приоритетной, применение полупроводниковых лазеров компании «Эльфолюм» взамен лазеров других типов (в медицинских приборах, атмосферных лидарах, системах специального назначения) позволяет существенно повысить КПД приборов с одновременным уменьшением в несколько раз их массогабаритных характеристик.

– Помимо финансовой поддержки в рамках программы «Старт», Фонд содействия дал нашим сотрудникам неоценимый опыт проведения НИОКР, доведения научных исследований до конечного продукта. На ранних этапах помогли выставки и семинары, организованные Фондом, где рассматривались финансово-экономические, маркетинговые составляющие инновационной деятельности, в чем так слабы ученые. Мы научились анализировать потребности рынка в нашем секторе и разрабатывать полупроводниковые лазеры с характеристиками, востребованными на рынке, а не такими, которые интересны только с научной точки зрения, – говорит Никита Пихтин.

Развитие компании шло поступательно с непрерывным увеличением выручки от продажи продукции (с 2 млн рублей в 2006 году до 15 млн рублей в 2014 году). На малом предприятии сегодня работает 11 человек. За это время разработчиками ООО «Эльфолюм» подготовлена линейка лазерных излучателей различного применения. Ключевое конкурентное преимущество компании – это гибкость производственного процесса, которая подразумевает разработку и изготовление модели полупроводниковых лазеров с конкретными выходными характеристиками в сжатые сроки, возможность оперативно довести разработку до опытных образцов и мелкосерийного производства. Важно отметить, что малое предприятие использует только отечественную компонентную базу.

Сегодня у компании три конкурента в России – это АО «НИИ «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха» (г. Москва), ООО «НПП «Инжект» (г. Саратов),ЗАО «Полупроводниковые приборы» (г. Санкт-Петербург). Однако у каждой организации своя ниша, поэтому прямыми конкурентами они не являются.

– За рубежом у нас больше конкурентов по каждой модели лазеров. Например, по импульсным – это OSRAM, Laser Components. Однако в условиях санкций иностранные компании не имеют значительного влияния на российский рынок, – подчеркивает Никита Пихтин. – Возможность закупки зависит от типа и выходных характеристик лазера. Мы занимаемся мощными лазерами, и есть ограничения на поставку: большие партии не продают, сроки поставки увеличены в разы. Про спецприменения я вообще не говорю (а это у нас бОльшая доля рынка) – там требуются отечественные компоненты. Конечно, кто-то находит «лазейки», но и это скоро закончится.

Основные рынки сбыта компании «Эльфолюм» – это гражданская и военная техника, медицина, обработка материалов, а также R&D-сектор, где требуются лазерные излучатели со специфическими параметрами. В числе основных  покупателей продукции – ОАО «ЛОМО» (г. Санкт-Петербург), ОАО «Производственное объединение «Уральский оптико-механический завод» имени Э.С. Яламова» и его филиалы, ОАО «ГОИ им. С.И. Вавилова» (г. Санкт-Петербург) и его филиалы, ЗАО «Компонент» (г. Москва) и другие.

При поддержке Фонда содействия малое предприятие «Эльфолюм» в сотрудничестве с «ЛОМО-Метео» создало систему фокусировки выходного лазерного излучения, обеспечивающую двулучевую диаграмму направленности. Это позволило исключить так называемую «мертвую зону» в параболоидном телескопическом блоке, что привело к увеличению эффективности изделий ДОЛ-2. Датчик облаков лазерный (ДОЛ-2) предназначен для непрерывного дистанционного измерения высоты нижней границы облаков, обработки и документирования результатов измерений. Датчик может функционировать как обособленное устройство, так и в составе автоматизированной метеорологической станции. Благодаря разработке излучателей с повышенной оптической мощностью в России появился первый лазерный измеритель нижней границы облаков, который позволил заменить зарубежные аналоги и обеспечить работу изделий ДОЛ-2 в сложных метеорологических условиях, измерение профиля оптической плотности атмосферы и получение информации о количестве и высоте облачных слоев.

Эльфолюм 3

Продукция компании «Эльфолюм» используется также в медицине для диагностики и лечения онкологических заболеваний на ранних стадиях, в хирургии, флебологии – для улучшения эффективности действия медицинских препаратов. На протяжении нескольких лет малое предприятие сотрудничает с ГК «Милон», ООО «Новые хирургические технологии», производящими медицинское оборудование, с целью разработки и внедрения новых медицинских приборов на основе полупроводниковых лазеров.

– С применением наших лазеров излечено от онкологии на ранних стадиях около сотни больных, – отмечает Никита Пихтин. – С помощью полупроводниковых лазеров (длины волн 1040 нм, 1060 нм, 1260 нм, 1470 нм) в ООО «Новые хирургические технологии» разработан метод лечения онкологических заболеваний молочных желез (фотодинамическая терапия) посредством изменения злокачественности опухоли с результатом близким к 100%. Также разработана первая в России методика по эндовазальной коагуляции вен нижних конечностей при варикозной болезни, первые в мире методики лечения узловых новообразований щитовидной железы и фиброаденом молочной железы методом лазериндуцированной  кислородной гипертермии.

В ближайших планах компании «Эльфолюм» – расширение производства, создание приборов на основе полупроводниковых лазеров с одномодовым и многомодовым волоконным выходом и с блоками питания в широком диапазоне выходной оптической мощности.

– Надеемся, что это откроет нам новые сегменты рынка, в частности оптические системы мониторинга, накачку твердотельных лазеров, системы спецназначения.

В 2015 году «Эльфолюм» победил в конкурсе программы «Коммерциализация» Фонда содействия и получил грант в размере 4 млн рублей. Финансирование даст возможность компании расширить производство импульсных полупроводниковых источников излучения для оптических систем мониторинга, повысить их производительность и, как результат, удовлетворить потребности заказчиков компании.

Эльфолюм 2 

Эльфолюм 4