Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет Информационных Технологий, Механики и Оптики
НовостиУниверситет ИТМО
2018-07-16
День открытых дверей факультета Фотоники и оптоинформатики!
  Уважаемые абитуриенты и родители, приглашаем вас на День открытых дверей факультета Фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО.
  День открытых дверей факультета Фотоники и оптоинформатики состоится 19 июля и будет проходить с 15-00 до 17-00 по адресу: В.О., Кадетская линия д.3, к.2.
 
Программа мероприятия
  Презентация образовательных программ бакалавриата факультета:
"Квантовые технологии в коммуникациях".
"Фемтотехнологии фотоники и оптоинформатики".
"Физика наноструктур".

  Презентация образовательных программ магистратуры факультета:
"Квантовые технологии в коммуникациях".
"Биофотоника".
"Физика и технология наноструктур" (СОП).
"Перспективные материалы и технологии фотоники" (СОП).

 Посещение лабораторий.

  
Контакты
Андреева Наталья Владимировна: +7-911-975-58-48
 
2018-07-12
Научный руководитель Международного института Фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО стал лауреатом премии Гумбольдта.
  Научный руководитель Международного института фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО, член Международного совета вуза профессор Кси-Ченг Жанг (Xi-Cheng Zhang) награжден престижной международной премией Гумбольдта. Премия предоставляет возможность высококвалифицированным ученым из разных стран заниматься научными проектами по своему выбору в сотрудничестве с учеными Германии.
 Фонд Александра фон Гумбольдта ежегодно присуждает премии ученым, «чьи фундаментальные открытия, новые теории или идеи оказали значительное влияние на их собственную дисциплину и которые, как ожидается, будут продолжать создавать передовые достижения в будущем». Размер премии составляет 60 000 евро. Каждый год присуждается до 100 премий в различных областях науки, награждение происходит в одном из университетов Германии.
  Профессор Cи-Ченг Жанг долгое время возглавлял Институт Оптики Университета Рочестера (США) - одно из ведущих учебных заведений мира в области фотоники. В рамках премии Гумбольдта он будет работать с Хартмутом Роскосом, профессором физики Университета имени Иоганна Вольфганга Гёте во Франкфурте (ФРГ). Роскос, как и Жанг, является экспертом в области терагерцовой физики. В рамках проекта также планируется посещение нескольких других исследовательских групп Германии для обсуждения тем, связанных с терагерцовым излучением, нелинейной оптикой и визуализацией.
  Кроме того, профессор Си-Ченг Жанг продолжает активную научную деятельность в Университете ИТМО, говорит Сергей Козлов, руководитель Международного института Фотоники и оптоинформатики и декан одноименного факультета Университета ИТМО.
  «Профессор Си-Ченг является научным руководителем Международного института фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО, он помогает определять главные направления деятельности института, в которые входит работа, как над фундаментальными, так и над прикладными исследованиями. В частности, в рамках второго направления в этом году в журнале IEEE Photonics Technology Letters у нас вышла статья, посвященная оригинальному методу сверхбыстрой передачи информации излучением терагерцового спектрального диапазона», — комментирует он.
Результаты фундаментальных исследований, в свою очередь, будут представлены в сентябре 2018 года в рамках крупнейшего в мире научного форума в области терагерцовой техники и физики IRMMW-THz (43rd International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves), который пройдет в городе Нагоя (Япония). Мероприятие откроется пленарным докладом Си-Ченг Жанга, в основу которого легла работа трех научных групп из США, Китая и России.
  Отметим, что профессор Си-Ченг Жанг имеет 29 американских патентов, является автором или соавтором более чем 400 рецензируемых научных статей и имеет h-индекс 78. Он является главным редактором журнала «Оптика», а также директором головного офиса Оптического Общества Америки (OSA) с 2014 года. Также профессор Жанг входит в Международный совет Университета ИТМО, регулярно принимает участие в мероприятиях Совета и представляет интересы вуза за рубежом. Ранее при содействии профессора Жанга в Университете ИТМО была запущена совместная российско-американская образовательная программа, проводится летняя интенсивная научно-исследовательская школа по фотонике (“Summer Camp”) для американских студентов.

 Елена Меньшикова, редакция новостного портала
оригинал статьи
2018-07-06
В XV Летней школе по Фотонике и оптоинформатике состоялся очередной выпуск «молодых учёных».
  22 июня в Международном институте Фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО закончила работу XV Летняя школа по Фотонике и оптоинформатике (Summer Camp - 2018). В ходе работы Летней школы опытные педагоги и учёные познакомили учащихся с новейшими исследованиями в области квантовой информатики, биомедицины, фемтосекундной оптики, прикладной голографии, а также с другими перспективными направлениями фотоники. В первой части программы занятия проходили в формате лекций и мастер-классов. Во второй части, после лекционных курсов, школьники проводили научные исследования и эксперименты под руководством сотрудников Международного института Фотоники и оптоинформатики. В этом году Летняя школа приобрела статус – «Всероссийская». В работе школы приняли участие учащиеся ведущих лицеев не только г. Санкт-Петербурга, но и других городов России.
  Церемонию вручения сертификатов о прохождении практики открыл д.ф.-м.н. С.А. Козлов, руководитель Международного института «Фотоники и оптоинформатики» Университета ИТМО. Сергей Аркадьевич рассказал школьникам о последних достижениях науки в области фотоники, и в частности, института, которым он руководит. Затем он подвёл итоги практики, ответил на актуальные вопросы будущих абитуриентов и пожелал им в следующем году успешного окончания школы и поступления в Университет ИТМО. Затем церемонию продолжила Н.В. Андреева – бессменный руководитель Летней школы. Наталья Владимировна поздравила школьников с успешным началом научной карьеры и вручила памятные призы наиболее отличившимся "молодым учёным".
 
2018-07-02
Профессора Университета Цинхуа обсудили возможности сотрудничества с Университетом ИТМО в области образования и науки.
  Университет ИТМО с рабочим визитом посетили представители Университета Цинхуа (Тайвань). Вместе с учеными Международного института «Фотоники и оптоинформатики» и других исследовательских центров они обсудили возможности коллаборации в области академических обменов и научной деятельности. Уже сейчас между двумя вузами подписано соглашение о сотрудничестве. Также профессора китайского университета рассказали студентам Университета ИТМО о своих исследованиях в области фотоники, анализа больших данных и разработки ИИ и электронной инженерии. Кроме того, обучающиеся узнали о некоторых особенностях обучения в Тайване. 
  Возможности создания совместной образовательной программы и сотрудничества в области науки представители Университета Цинхуа обсудили с руководителем Международного института «Фотоники и оптоинформатики» Университета ИТМО, вед. профессором С.А. Козловым, руководителем международной лаборатории «Фемтосекундной оптики и фемтотехнологий» А.Н. Цыпкиным, руководителем международной лаборатории «Цифровой и изобразительной голографии» В.Н.Петровым. Сотрудничество между двумя университетами поддерживается Российским научным фондом, Представительством Тайваня в Москве. В ходе переговоров между представителями двумя вузов были достигнуты предварительные договоренности, в том числе, по созданию программ академического обмена.

  Во второй части своего визита профессора из Тайваня прочитали студентам лекции о собственных разработках в области террагерцового излучения, беспроводных устройств для медицинского назначения, сенсоров для сельского хозяйства, беспроводной зарядки устройств. Также они рассказали об особенностях обучения в Университете Цинхуа.
Направления научных исследований в Университете Цинхуа включают в себя много областей, которыми также занимаются ученые и студенты Университета ИТМО. Первое направление – это фотоника. Студенты и ученые могут участвовать в научной работе в областях:
1. Оптика полупроводников: нелинейный оптические волноводы, лазеры на полупроводниках, инновационная литография, интегрированные фотонные устройства.
2. «Зеленая» фотоника: солнечные батареи, технологии и устройства на основе фотовольтаически, разработка светодиодов.
3. Квантовая фотоника: квантовая оптика, ультрабыстрая оптика, исследования релятивистских эффектов в лазерах на полупроводниках, использование наноразмерных оптических структур в метрологии.
4. Биофотоника: биоимиджинг с использованием акустических волн, разработка полупроводниковой биоразлагаемой электроники, фундаментальные исследования в биофотонике.
5. А также исследования в области: защищенной коммуникации в широком спектровом диапазоне волн, микроволновая фотоника, сенсоры для измерений температуры и других физических параметров, новые биополимеры.
  Второе направление – это различные исследования по тематикам, связанным с разработкой новых электронных устройств:
  • Системы коммуникации: беспроводные системы, обработка сигнала, безопасность коммуникаций, оптические коммуникации, разработка приложений для обработки сигналов с биомедицинских устройств. В том числе по этому направлению ученые исследуют проблемы, связанные с созданием нового стандарта связи 5G
  • Обработка больших данных и создание «умных» устройств: Интернет вещей, анализ социальных сетей, облачные вычисления, машинное обучение.
  По этому направлению ученые Университета Цинхуа работают над такими устройствами, как беспроводные носимые трекеры для мониторинга состояния здоровья пациента. Данные с таких приложений передаются на устройство пользователя по Wi-Fi. Исследователи разрабатывают и другие медицинские приложения, например, устройства, которые могут предупредить различные осложнения на сердце, анализировать дыхание человека. На основе этих сенсоров также были созданы художественные проекты в области Art&Science, например, часы, которые кроме точного времени также показывают пульсацию сердца с помощью отдельной световой стрелки.
  «Иностранные студенты – это отличные возможности для университетов установить новые, значимые для дальнейшего развития, коллаборации с партнерами по всему миру – подытожил профессор Йен-Чен Хуанг (prof. Yen-Chieh Huang), руководитель Института Технологий Фотоники Университета Цинхуа.

 
2018-06-28
Аспирант кафедры Фотоники и оптоинформатики Владимир Борисов выиграл грант РФФИ и победил на Science Slam в Петербурге.
  Как сделать лазеры, которые будут эффективно излучать при небольшой энергии накачки, будут очень маленькими и в которых можно динамически изменять спектр выходного излучения? Грант Российского фонда фундаментальных исследований для создания такого лазера выиграл аспирант кафедры Фотоники и оптоинформатики Владимир Борисов. Преимущество устройства в том, что его резонатор помещен в активную среду лазера, что упрощает конструкцию, при этом устройство резонатора существенно меняется: для его создания используются голограммы-решетки, а в качестве источников фотонов выступают квантовые точки. Презентация этого исследования также принесла молодому ученому победу в недавнем петебургском Science Slam.
Владимир Борисов рассказал про лазер с голограммами и квантовыми точками.
  Как устроен классический лазер
  Лазер – пучок света, в котором фотоны абсолютно одинаковы и который образуется в результате вынужденного излучения. Как это работает? Предположим, что есть материал с большим количеством атомов с электронами, которые находятся на определенных энергетических уровнях. Когда в атом врезается фотон, он вызывает переход электронов на другие энергетические уровни. Но такое состояние длится недолго, и электроны стремятся вернуться на свои места, и когда они это делают, то излучают фотон. Это называется спонтанным излучением. Оно является некогерентным, то есть излучаемые так фотоны имеют разную длину волну, разное направление движения и прочие характеристики. Чтобы добиться такого возбуждения атома, то есть заставить его электроны переходить на другие энергетические уровни, на него нужно воздействовать электромагнитным излучением, например, светом. Это называют накачкой.
  Однако некоторые атомы могут находиться в возбужденном состоянии достаточно долго, из-за чего возникает вероятность, что в такой атом врежется еще один фотон. В этом случае при возврате электрона на свой энергетический уровень атом излучит уже два одинаковых фотона, то есть два фотона с одинаковой длиной волны и другими характеристиками – первичный и вторичный фотоны будут неразличимы. Такое излучение называют вынужденным. Эти два фотона могут врезаться в другой возбужденный атом, и в результате получаются уже четыре одинаковых фотона. Те врезаются в другие возбужденные атомы – и уже есть восемь фотонов и так далее. Получается постоянное наращивание количества одинаковых фотонов, из которых и получается лазерный пучок, когерентное излучение. Но нельзя допустить, чтобы все фотоны, образующиеся в активной среде, пошли на лазерный пучок. Нужно, чтобы часть фотонов всегда оставалась в ней. Для этого придумали систему резонаторов, поверхностей, которые отражают фотоны, чтобы те перемещались внутри лазера туда-обратно и продолжали вызывать вынужденное излучение. А чтобы образовывался пучок, одно из зеркал пропускает свет на 50 %.
  Как сократить количество спонтанных излучений
  Вынужденное излучение – это вероятностный процесс, подчеркнул Владимир Борисов на Science Slam. При хорошей накачке, если фотонов в активной среде много, то лазер будет работать хорошо. Однако может быть так, что накачка слабая. Еще одна проблема в том, что много атомов хотят излучать спонтанно, то есть выдавать фотоны, которые некогерентны лазерному пучку. Из-за этих фотонов повышается вероятность спонтанных излучений или вынужденных излучений, но в другом спектре, что может превратить направленный когерентный свет (лазер) в обычное излучение с разными длинами волн. Таким образом, ученым нужно решить несколько проблем. Первая – сократить в целом количество вероятностей получения разных по свойствам фотонов.

  Иными словами, нам нужно, чтобы “правильные”, одинаковые фотоны оставались в активной среде лазера, а все остальные бы “улетали” из нее. Это можно сделать, создав в активной среде “полосы” с разными показателями преломления. Расстояние между ними будет равно половине той длины волны фотона, которая нам нужна. Тогда нужные фотоны будут отражаться в границах двух “полос”, образуя так называемую стоячую волну, а все остальные фотоны, с другими длинами волн будут проходить сквозь эти перегородки, не влияя на когерентность лазерного излучения. Таким образом, мы помещаем резонаторы, эти самые “полосы”, внутрь самой активной среды, упрощая конструкцию лазера. А для создания полос мы будем записывать в активной среде голограммные решетки», – сказал Владимир Борисов.
  Для создания этой голограммной решетки также понадобятся лазеры, которые генерируют два одинаковых пучка, идущих навстречу друг другу. Так как пучки обладают одинаковыми параметрами, то на их пересечении образуется пространство из светлых и темных полос. В это пространство помещается определенный материал, который изменяет свои свойства под воздействием света и на котором в результате образуются темные и светлые полосы с теми самыми разными параметрами преломления света.
  Но возникает вопрос: как фотоны, «запертые» в таких «светлых» областях голографической решетки, смогут выйти из них, чтобы образовать когерентное излучение, то есть лазерный пучок? Это задача создания голограммы с верными параметрами. Дело в том, что прохождение фотона через «темную» часть голографической решетки также имеет вероятностный характер.
  «Можно представлять отражение от границ “светлой” и “темной” полос как в виде отражения волны, так и в виде отражения фотонов. В реальности же происходит нечто среднее, поэтому оба этих варианта по-своему верны. Если мы рассматриваем волну, то от границы отражается лишь часть волны, а часть проходит дальше. Если мы рассматриваем фотоны, то каждый фотон имеет вероятность отразиться от границы, ровно как и вероятность пройти через нее. В конечном итоге часть волны или часть фотонов так или иначе дойдет до краев голограммы и выйдет из нее в виде лазерного луча», – пояснил Владимир Борисов.
  Как заставить голографическую среду излучать свет
  Вторая проблема в лазерах, которую будут решать ученые – это как сделать так, чтобы голографическая среда могла излучать свет. Она решается при помощи квантовых точек. Это очень и очень маленькие объекты, которые могут поглощать и излучать фотоны. Если поместить их в активную среду лазера, то они будут излучать фотоны при слабой накачке. Однако здесь возникает сложность: квантовые точки распределятся по всей активной среде лазера равномерно, в котором в качестве резонаторов будет голографическая решетка, то есть они будут и в «темных» полосах решетки, где снова начнут появляться спонтанные излучения. А спонтанные излучения, как уже было сказано, снижают эффективность когерентного излучения.
  Для решения этой проблемы ученые будут использовать эффект фотополимеризации – образования полимеров под действием света. Так, сначала ученые сделают голографическую среду жидкой, а квантовые точки будут равномерно распределены в среде. Затем эту среду будут с одной стороны облучать светом, из-за чего она будет затвердевать. Квантовые точки будут перемещаться в жидкую область и локализоваться там. Появится структура, в которой есть твердые полосы, а между ними – полосы с квантовыми точками в жидкости. Но после этого будет засвечиваться вся активная среда, чтобы жидкость также стала твердой. И в этом случае квантовым точкам будет некуда деваться, и они останутся там же. Это же излучение можно будет использовать в качестве накачки лазера. В результате получится, что «светлые» и «темные» полосы голографической среды будут иметь разную концентрацию полимера, а все квантовые точки окажутся в «светлой» полосе, где также будут находиться максимумы амплитуды стоячей волны.
  Благодаря фотополимеризации и манипулированию показателей преломления в голограммах ученые планируют разработать лазер, в котором можно будет динамически менять параметры выходного излучения. То есть меняя меняя период голограммы при помощи температуры, а также используя разные квантовые точки, можно будет генерировать излучение на разных длинах волн, не изменяя конструкцию лазера. Иными словами, ученые смогут запирать разные «стоячие» волны, которые будут генерировать разное излучение.
  Планируемые результаты работы по гранту
 Таким образом, в результате работы по гранту, который официально называется «Объемные голограммы-решетки в фотополимеризующихся материалах с квантовыми точками для генерации лазерного излучения с распределенной обратной связью», аспирант Владимир Борисов будет решать сразу несколько сложных задач по созданию нового типа лазера.
  «Основная проблема в генерации лазерного излучения в такой системе – это увеличение концентрации квантовых точек до необходимого предела. Для того чтобы максимизировать лазерную генерацию без значительного увеличения концентрации квантовых точек, экспериментальным методом будут определены оптимальные условия для создания голограммных элементов: длина волны регистрации, время экспозиции, плотность мощности излучения, концентрация квантовых точек, толщина образца. Также планируется рассмотреть различные комбинации квантовых точек с фотополимеризующимися композитами, чтобы выбрать оптимальные показатели преломления «темных» и «светлых» полос для получения излучения на нужной длине волны», – описал стоящие задачи получатель гранта РФФИ.
  В качестве конечного результата работы будут созданы физические модели, которые описывают процессы формирования голограмм в таких композитах в зависимости от выбора самого композита, концентрации квантовых точек, условий регистрации голограммы. И конечно, ученые проверят, возможно ли получить когерентное излучение с помощью таких голограмм, то есть проверят реализуемость и эффективность описанного выше лазера.

  «Излучатели фотонов с малыми энергиями позволят меньше воздействовать на исследуемую среду, а также сократить само количество требуемой энергии для накачки. К примеру, вам нужно при помощи лазера исследовать какие-то биологические ткани: если вы посветите на них мощным излучением, само излучение нагреет ткани, и у вас изменятся их свойства, следовательно, исследование будет неточным. Конечно, можно "задавить" излучение мощного лазера с помощью фильтра, но тогда мы, по сути, тратим 99% лазерного излучения впустую – зачем это нужно, когда можно обойтись менее мощным лазером? Кроме того, маленькие излучатели "одинаковых" фотонов можно с легкостью встраивать, например, в квантовые оптические схемы. Пока лазер имеет отдельные резонаторы, он является отдельной конструкцией, со своими техническими сложностями. Наша активная среда, в которую уже встроен резонатор, может работать как независимый элемент, причем очень маленького размера», – привел примеры использования будущего лазера Владимир Борисов.
  Ученые из Университета ИТМО будут реализовывать этот проект совместно с группой из Университетского колледжа Дублина под руководством профессора Джона Т. Шеридана. Ирландские коллеги совместно с российскими исследователями будут заниматься разработкой многокомпонентной модели, описывающей процесс фотоиндуцированного массопереноса в фотополимеризующемся композите с квантовыми точками во время голографической записи. Профессор Шеридан – очень серьезный эксперт в этой области, подчеркнул Владимир Борисов. Сейчас совместно с ним уже сформулирована модель, которая описывает процессы, происходящие в активной среде лазеров с квантовыми точками, когда в них записываются голограммы. Впереди же у ученых – теоретическая и экспериментальная работа.

 Наталья Блинникова ITMO.NEWS
 Оригинал статьи
   1    2    3    4    5    Следующая
Design by Anton Alfimov         Powered by MagicTeam