Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет Информационных Технологий, Механики и Оптики
НовостиУниверситет ИТМО
2017-07-11
Международный институт «Фотоники и оптоинформатики» Университета ИТМО открыл третью Международную летнюю школу по фотонике и оптоинформатике – «Summer Camp in Photonics – 2017»
 
  В начале лета Кафедру Фотоники и Оптоинформатики Университета ИТМО посетили учащиеся Университета Рочестера (США) для участия в третьей ежегодной Международной летней школе по фотонике и оптоинформатике «Summer Camp in Photonics».
  С 26 мая по 11 июня в Университете ИТМО проводилась ежегодная международная летняя школа для студентов, которую традиционно посещают учащиеся Университета Рочестера, США. Помимо них в школе приняли участие англоговорящие студенты Университета ИТМО. В рамках школы сотрудники Международного института «Фотоники и оптоинформатики» провели ряд ознакомительных лекций и мастер-классов по тематикам трех основных лаборатории: «Квантовой информатики», «Фемтосекундной оптики и фемтотехнологий» и «Цифровой и изобразительной голографии». После прослушивания курса лекций студенты приступили к проведению исследований под руководством научных сотрудников Международного института «Фотоники и оптоинформатики».
  Лекционный курс летней школы исчерпывающе охватывал все современные направления исследований в области фотоники. Студенты заслушали такие обзорные лекции как:
  • Введение в фемтосекундную оптику (Introduction to the femtosecond optics).
  • Введение в терагерцовую оптику (Introduction to the terahertz optics).
  • Введение в квантовую информатику и квантовые вычисления (Introduction in the field of quantum information and quantum calculation).
  • Введение в цифровую голографическую микроскопию (Introduction to Digital holographic microscopy).
  • Введение в оптоинформатику (Introduction to optical information technologies).

  Полученные в ходе вводных лекции знания помогли студентам в изучении материала следующих лекций, т.к. они уже, опираясь на базовые знания в области, углублялись в специфические вопросы:
  • Взаимодействие электромагнитных волн оптического диапазона с биологическими тканями и обзор медицинских оптических методов диагностики (Interaction of optical electromagnetic waves with biological tissues and review of medical optical diagnostic methods).
  • Оптические нелинейности и сверхбыстрые процессы в полупроводниках: Экспериментальные методы. спектроскопия "накачка-зондирование" (Optical nonlinearities and ultrafast dynamics in semiconductors: experimental techniques. Pump-probe spectroscopy).
  • Защищенность систем квантовой коммуникации (Security of QKD systems),
и др.
  В практической части летней школы студенты имели уникальную возможность поработать на первой в России квантовой сети, запущенной в 2014 году и объединяющей несколько зданий Университета, а также принять участие в проведении эксперимента по генерации терагерцового излучения в плазме. По результатам данных исследований ими были представлены доклады.
 
 Список участников Международной летней школы по фотонике и оптоинформатике «Summer Camp in Photonics – 2017»

 
2017-07-07
Школьники лучших лицеев России прошли Летнюю учебную практику на лучшей кафедре лучшего университета России.
 
 

  На кафедре Фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО с 14-го по 23-е июня прошли занятия Летней учебной практики  в рамках «Summer Camp in Photonics - 2017». В этом году «спецподготовку» к будущим научным свершениям прошли одиннадцать школьников. Все они — ученики 10-х классов ведущих профильных школ Санкт-Петербурга — Физико-математического лицея № 239 и Лицея информационно-коммуникативных технологий № 590. На протяжении двух недель ребята знакомились с последними исследованиями ученых в области квантовой информатики, биомедицины, фемтосекундной оптики, а также с другими перспективными направлениями фотоники. Школьникам даже посчастливилось поработать в группах с учеными кафедры над реальными научными разработками, и начать собственные исследовательские проекты.



  Содержание занятий ежегодно обновляется. Здесь не бывает одинаковых лекций из года в год, информация постоянно актуализируется. Например, в этом году ребята впервые познакомились с тем, как проходит оптическая диагностика в биомедицине.
  «Биомедицина, инновационные разработки новейшего диагностического оборудования — сейчас это одно из самых перспективных направлений, которое занимает ученых по всему миру. По этому направлению ведутся серьезные научные исследования, под которые выделяются большие гранты. Перспективные проекты в этой области есть и на нашей кафедре, мы активно сотрудничаем с передовыми медицинскими центрами, чтобы наша научная деятельность помогала врачам ставить правильные диагнозы. Обо всех этих перспективах мы рассказали ребятам. Надеемся, что они заинтересовались и в дальнейшем продолжат работу в этой области», — отмечает Наталья Андреева - руководитель Летней практики, заместитель заведующего кафедрой Фотоники и оптоинформатики.



  Первая Летняя учебная практика для школьников прошла на кафедре фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО еще в 2003 году. Все началось с клуба любителей физики, организованного несколькими сотрудниками кафедры, в том числе, Натальей Андреевой. В течение года ребята, начиная с 5-го класса, приходили в университет, где получали первое представление об оптике и физических явлениях, а школьники постарше могли побывать в научных лабораториях и поработать на оборудовании, к которому обычно допускают исключительно сотрудников университета. Продолжить практику можно было и в течение года — совместно с учеными кафедры школьники выполняли курсовые исследовательские проекты.
За несколько лет инициативу силами сотрудников - энтузиастов кафедры удалось превратить в регулярный проект, и выстроить системную работу со школами города. Как результат, этот проект даёт возможность ребятам сделать первый шаг в серьезную науку.
  «Как мне кажется, самое главное наше достижение по сравнению с 2003 годом и прошлыми годами, когда практика еще только развивалась, — это то, что сейчас ребята могут выполнять у нас не какие-то отработанные лабораторные работы, итог которых известен заранее, а делать часть общей большой научно-исследовательской работы вместе с молодыми учеными, — рассказывает Наталья Андреева. — Бывали случаи, когда они в ходе работы даже участвовали в весомых открытиях».



  Обучение проходит в виде лекций и мастер-классов, определенное время отводится на исследовательскую работу. Сами лекции проходят не в строгом академическом формате, а выстраиваются в форме диалога. Пообщаться с преподавателями, многие из которых еще совсем молодые специалисты, можно и в свободное время в неформальной обстановке во время кофе-брейков. По итогам обучения и исследовательской работы, которая ведется в группах вместе с молодыми учеными кафедры, ребята готовят отчеты. В будущем сами проекты и отчёты лягут в основу научных докладов, с которыми школьники смогут принять участие в престижных конференциях, собирающих специалистов по фотонике и оптоинформатике. И самое главное, любой из учащихся может выбрать наиболее понравившееся направление и продолжить работу над проектом в течение года. При этом, сотрудники кафедры всегда готовы оказать заинтересованным школьникам теоретическую и техническую поддержку.



   Список участников Международной летней школы по фотонике и оптоинформатике «Summer Camp in Photonics – 2017»


 
2017-06-23
Учёные из Международного института Фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО создали сверхбыструю голографическую цифровую камеру.
  Учёные из Международного института Фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО собрали установку, которая с фемтосекундной скоростью регистрирует голограммы с мельчайших объектов – например, живых клеток. Новая камера воссоздает рельеф изучаемого образца по искажению лазерного импульса, прошедшего сквозь него, и способна визуализировать даже прозрачные биоструктуры без введения в них контрастных веществ. Работа опубликована в журнале Applied Physics Letters.



  Каждую секунду в живых клетках происходит до ста миллиардов биохимических реакций и физических процессов. Их регистрация требует высокого временного разрешения. Чтобы заснять настолько быстрые превращения, нужны очень точные и не менее быстрые устройства. Прозрачные биологические ткани можно изучать с помощью микроскопа, но для этого понадобится ввести в них специальный краситель. Он сделает клетки контрастными, хотя может повлиять на их метаболизм. Цифровые голографические микроскопы лишены этого недостатка, но обладают малым пространственным разрешением.
  Новая установка, собранная в лаборатории Цифровой и изобразительной голографии, способна вести съемку быстропротекающих процессов в прозрачных образцах и позволяет увеличивать разрешение снимков в широких пределах. Прибор записывает фазовые деформации сверхкоротких, или фемтосекундных, лазерных импульсов, возникающие, когда свет проходит сквозь исследуемый объект. Это, помогает исследовать клетки, чтобы лучше понимать механизмы аутоиммунных, онкологических, нейродегенеративных заболеваний, а также отслеживать эффективность противораковой терапии.
  «Наша установка позволит проследить за тем, что происходит внутри живой клетки, с временным разрешением порядка 50 фемтосекунд – этого достаточно, чтобы заснять большинство биохимических реакций. Теоретически, такая камера способна запечатлеть даже переход электрона на другую орбиту. Но главное, теперь мы можем изучать жизнедеятельность клеток не пассивно, а инициируя в них определенные процессы. Например, нагревая или перемещая вирусы, отдельные клетки и их структуры в пространстве с помощью фемтосекундных импульсов. Прибор также поможет отслеживать состояние клеток при изменении кислотности среды, внесении и редактировании генетического материала», – комментирует разработку Арсений Чипегин, ведущий автор статьи, аспирант кафедры Фотоники и оптоинформатики и научный сотрудник лаборатории Цифровой и изобразительной голографии Международного института Фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО.
Для анализа объекта фемтосекундный лазерный пучок расщепляют на три луча. Первый содержит 95% энергии и запускает процесс, который диагностируется двумя другими. Второй луч, называемый объектным, проходит сквозь исследуемый образец. Третий, опорный пучок, отклоненный зеркалами, огибает предмет. За образцом объектный и опорный лучи снова встречаются и формируют интерференционную картину из ярких полос, возникших там, где гребни световых волн наложились и усилили друг друга.
  Регулируя положение зеркал, ученые задерживают опорный пучок, заставляя его встретиться с объектным в разное время – так опорный пучок сканирует луч, прошедший через образец. Столкновения пучков записываются на субголограммах, которые объединяются в одно изображение компьютерным алгоритмом, отличающимся простотой и быстродействием.
В качестве опытного объекта исследователи использовали искру (филамент), высеченную мощным лазерным импульсом из воздуха, а также специальное стекло с субмикронными включениями. В обоих случаях физики смогли получить снимки с высоким пространственным и временным разрешением.
  Новое устройство снимает один из важнейших вопросов цифровой голографической микроскопии, связанный с повышением разрешающей способности системы еще на стадии записи голограммы.
«Технически мы можем увеличивать изображения исследуемых объектов в десятки раз, устанавливая увеличительные системы между объектом и камерой. Это не просто повышает разрешение – растет точность измерений, поскольку интерференционные полосы визуально становятся тоньше на фоне образца. Таким образом, можно точнее вычислить разность фаз объектного и опорного пучков», – говорит Николай Петров, руководитель лаборатории Цифровой и изобразительной голографии Международного института Фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО.
 
2017-06-06
Доклад научного сотрудника Международного института «Фотоники и оптоинформатики» Университета ИТМО признан лучшим на Международной конференции, проходившей в Китае с 29 по 31 мая
  С 29 по 31 мая в городе Ханчжоу (Hangzhou), Китай, проходила работа Международной конференции «14-th International Conference on Education and Training in Optics and Photonics in Hagzhou, Chine. ETOP 2017». Россия на этой конференции была представлена только Университетом ИТМО, делегацию которого возглавлял руководитель Международного института «Фотоники и оптоинформатики» д.ф.-м.н., профессор С.А. Козлов. Эта конференция посвящёна актуальным технологиям обучения в области оптики и фотоники.



  В составе делегации Университета ИТМО в работе конференции принял участие научный сотрудник Международного института «Фотоники и оптоинформатики», Исмагилов Азат. Он рассказал о конференции и своих впечатлениях.
  «Это была первая заграничная конференция в моей жизни, и она была фантастическая.
Конференция проводилась в городе Ханчжоу (Hangzhou), Китай, на территории Чжэцзянского университета (Zhejiang University), в одном из кампусов университета. Территория кампуса огромная, везде очень красиво – много растений, пруды, цветы.
  Мы представляли доклад «Workshops on photonics and optoinformatics for school students at ITMO University» на постерной секции конференции. Доклад был посвящен нашей работе с учащимися старших классов, включающей в себя проведение мастер-классов и летней учебной практики. Также на устной секции выступила моя коллега, преподаватель кафедры Фотоники и оптоинформатики, к.ф.-м.н, Елизавета Буяновская с докладом «Research summer camp in photonics», и была очень хорошо принята научной аудиторией.
  На конференции, которая проходила три дня, с 29 по 31 мая, было представлено большое количество докладов: 140 устных и примерно 140 на секции постеров. Как стало известно позже, на секции постеров проводился конкурс на лучшие доклады, в результате которого было выбрано 6 лучших работ. В число лучших, с вручением дипломов на закрытии конференции, вошли два постерных доклада, представленных Университетом ИТМО: доклад кафедры Фотоники и оптоинформатики, который делали мы, и доклад факультета Лазерной и световой инженерии.

  Так как конференция продолжалась небольшое количество времени для такого числа докладов, послушать удалось далеко не все, и часто передо мной стоял выбор между несколькими докладами с интересными названиями, которые хотелось бы послушать. Больше всего времени я провел на секции «Laboratories for Optics Education» и получил много информации о том, как преподаватели пытаются решить такие важные проблемы, как обустройство лабораторий и разработка новых стендов и различных возможных способов продемонстрировать оптические эффекты.
  Сама конференция – это бесконечные возможности для приобретения опыта не только в области выступлений и ораторства, но и в развитии своих коммуникационных умений и профессиональных знаний. Участие в конференции – это: и приобретение новых знакомств, и улучшение знаний английского языка. Так как конференция «ETOP 2017» является международной, то ты встречаешь и общаешься на ней с коллегами со всего мира. И оказалось, что представители разных стран говорят с различными акцентами и различным уровнем английского, а умение понимать всех этих людей стало для меня достаточно хорошей школой и опытом. Кроме того, конференция такого высокого уровня – это площадка для приобретения профессиональных связей. Здесь можно было встретить профессоров с мировым именем, наладить контакты с перспективными ученными, получить возможность последующего общения с ними через интернет. Так я познакомился с учеными из различных стран: – Колумбия, Англия, Сингапур, Америка, Канада, Япония. И со всеми очень приятно было общаться. Вообще, очень здорово видеть людей, заинтересованных тем же что и ты. Я попросил профессора из Университета Рочестера (США), который занимается долгое время фотоникой в биомедицине поддержки в моих будущих начинаниях, и он с радостью согласился помочь литературой и советами.
  Подводя итоги, хочется сказать, что, занимаясь делом, которое вам действительно нравится, можно добиться небывалых высот и никакие преграды не смогут остановить вас на пути к вашей цели. Занимайтесь наукой, популяризуйте науку, любите её и вам вернется все в стократных размерах».

2017-05-30
Учёные кафедры Фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО обсудили актуальность и перспективы прикладного применения терагерцового излучения.
   По приглашению руководителя лаборатории Фемтомедицины Международной лаборатории фемтосекундной оптики и фемтотехнологий, к.ф.-м.н., Ольги Смолянской, 22 мая на заседании кафедры Фотоники и оптоинформатики с научным докладом «Terahertz non destructive test applications» выступил Dr. Жан Поль Гийе, associate professor лаборатории IMS Университета Бордо.

  Лаборатория Фемтомедицины Международного института фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО и лаборатория IMS Университета Бордо ведут активные работы над совместным проектом по разработке новых методов оптической диагностики, томографии и терапии биологических тканей. Данные методы основаны на использовании биологически активных агентов, вызывающих оптическое просветление тканей, и наночастиц в качестве контрастирующих агентов.
   Dr. Жан Поль Гийе рассказал о направлениях фундаментальных исследований, текущих проектах и достижениях лаборатории IMS. «Основными научными приоритетами нашей лаборатории являются:
  • моделирование и формование материалов для проектирования компонентов и микросистем,
  • автоматическое управление, диагностика систем, обработка сигналов и изображений,
  • биоинженерия, биоэлектроника и др.
   Лаборатория IMS поддерживает фундаментальные исследования, а также междисциплинарные исследования на основе научных проектов. В настоящее время в IMS запущено более сотни исследовательских грантов, предназначенных для таких областей, как транспорт, телекоммуникации, здравоохранение, окружающая среда и энергетика».
   Также Dr. Жан Поль Гийе рассказал о своих научных работах в области терагерцовой спектроскопии и томографии и их применении в различных областях, в том числе для:
  •  неразрушающего контроля композитных материалов,
  •  неразрушающего контроля произведений живописи на холсте перед их реставрацией,
  •  получения изображений раковых опухолей.
   В докладе было подчёркнуто, что терагерцовая визуализация является инновационным методом 2D-исследования полимерных материалов, которые активно применяются в современной промышленности, например, для создания гибких и тонких экранов и электронных компонент.
Перспективным направлением терагерцовой томографии является способность локализовать структурные дефекты на холсте произведения живописи, обнаружить переделку и увидеть скрытые слои (Рис. 1).
 
 Рис. 1
Jean-Paul Guillet, M.Roux, et.al Art Painting Diagnostic Before Restoration with Terahertz
and Millimeter Waves // J Infrared Milli Terahz Waves, V.38 (4), pp 369–379, 2017.
 
  Слева: фотография картины, полученная в видимом диапазоне, на картине можно наблюдать некоторые трещины.
  Справа: изображение той же картины, полученное с помощью терагерцового диапазона частот. На картине хорошо видна локализация      различных дефектов.
  В центре: изображение картины, полученное с помощью комбинации видимого света и терагерцового излучения.
 
   Особое внимание Dr. Жан Поль Гийе уделил такому направлению применения терагерцового излучения, как «терагерцовая томография», которая позволяет проводить высококачественную диагностику рака молочной железы с помощью оценки онкомаркеров. С помощью данного метода можно обнаружить заболевание на ранней стадии, а также контролировать ход проведения проведения операции по удалению опухоли.
   Как сказала Ольга Смолянская, «в настоящее время технологии, использующие терагерцовое излучение в биомедицинской томографии и спектроскопии, выгодно отличаются от существующих методов медицинской диагностики. Это связано с тем, что терагерцовая диагностика биотканей является идеальной неконтактной, неионизирующей, безопасной технологией диагностики различных социально-значимых заболеваний человека и животных». 

 

 
Предыдущая    1    2    3    4    5    6    7    Следующая
Design by Anton Alfimov         Powered by MagicTeam