Квантовая и оптическая электроника

Квантовая и оптическая электроника» - программа подготовки в магистратуре СПбГЭТУ «ЛЭТИ» в рамках направления 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника».

Магистерская программа "Квантовая и оптическая электроника" направлена на подготовку высококвалифицированных специалистов в области лазерной техники и технологий, фотоэлектроники, оптико-электронных приборов. Важнейшими научно-образовательными направлениями, которые охватывает программа, являются:

Лазерные системы и лазерные технологии

Основным промышленным партнером для этого направления выступает ОАО НПК "Северная заря". На этом предприятии широко используются лазерные технологии для резки, сварки, гравировки и других технологических операций, необходимых для изготовления изделий военного и промышленного назначения. Лазерные цеха "Северной зари" оснащены мощными современным лазерными системами на основе твердотельных и волоконных лазеров различного типа. В рамках магистерской программы "Квантовая и оптическая электроника" курсы, связанные с лазерными технологиями, проводятся специалистами этого предприятия-партнера. Практики и часть лабораторных занятий студенты проходят непосредственно в НПК "Северная заря", получая опыт работы с лазерным оборудованием промышленного типа. Магистранты имеют возможность трудоустройства на предприятии, как во время прохождения обучения, так и после окончания университета.

Также в рамках «лазерного» направления активно ведутся работы по создание методик лазерной очистки памятников из камня и металлов, бумаги и других органических материалов и монументальной живописи, созданию электронных паспортов памятников и предметов музейных коллекций с помощью технологии лазерного 3D-сканирования и физических копий памятников.

Большое внимание уделяется разработке лидарных лазерных систем, используемых для дистанционного контроля параметров окружающей среды с целью определения наличия загрязнений (нефтяных пленок, биологических и химических реагентов), определения состояния биоресурсов и экологического мониторинга.

Студенты имеют возможность принять участие в разработке лазерных сканирующих систем и программного обеспечения для бесконтактного оцифровывания реальных объектов сложной формы. Также научные исследования направлены на разработку систем виртуальной реальности, включая VR-шлемы, тактильные перчатки и лазерные системы позиционирования.

Кроме ОАО НПК "Северная заря", магистранты получают возможность прохождения практик и трудоустройства на других предприятиях-партнерах, специализирующихся на создании и применении лазерных технологий: НПП ВОЛО, Центр Лазерных технологий, ООО "Лазеры и оптические системы", ООО "ПГМК".

Приборы фотоэлектроники и космические системы

Основными промышленными партнерами для этого направления являются ОАО ЦНИИ "Электрон" (г. Санкт-Петербург), АО "НПП "ЭЛАР и НПО "Орион" (г. Москва). В Российской Федерации ЦНИИ "Электрон" является головным предприятием по разработке и производству фото- и видеосистем видимого диапазона для космических аппаратов гражданского и военного применения, а НПО "Орион" - систем ИК-диапазона. С помощью систем, созданных в ЦНИИ "Электрон", были получены первые снимки Марса (космические аппараты "Марс-4" и "Марс-5"), кометы Галлея («Вега-2»), ими были оснащены «Луноход-1» и «Луноход-2», аппараты серии "Фобос". Практически все выпускаемые в России спутники военного и гражданского назначения в настоящее время оснащаются приборами производства этих предприятий. В ЦНИИ "Электрон" и НПО "Орион" реализуется весь цикл производства фотоэлектронных приборов, начиная с выращивания на полупроводниковых подложках уникальных фотоприемных матриц сверхбольшой площади до создания высокочувствительных тепловизионных и телевизионных приборов особого назначения.

ЗАО НПП "ЭЛАР" занимается разработкой и исследованиями в области фоточувствительных приборов с зарядовой связью (ФПЗС). Современное технологическое оборудование позволяет создавать на предприятии фотоприемные элементы с рекордными параметрами по квантовой эффективности и шумовым характеристикам. Значительная часть продукции НПП "ЭЛАР" используется в космической отрасли.

В рамках магистерской программы "Квантовая и оптическая электроника" курсы, связанные с фотоэлектроникой, проводятся специалистами этих предприятий-партнеров. Практики и часть лабораторных занятий студенты проходят непосредственно в ЦНИИ "Электрон". Для лучших студентов будет проводиться выездная летняя практика в г. Москва на производственных площадях НПО "Орион". Выездная практика проводится по желанию магистрантов и является для них полностью бесплатной. Студенты получают опыт по решению всех основных задач, возникающих при создании фотоэлектронных приборов, таких как компьютерное проектирование фоточувствительных матриц, выращивание таких матриц с использованием современного технологического оборудования, проектирование и создание фото- и видеоприборов различной сложности. Магистранты имеют возможность трудоустройства на предприятии как во время прохождения обучения, так и после окончания университета.
Кроме ОАО ЦНИИ "Электрон" и НПО "Орион" студенты имеют возможность прохождения практик и трудоустройства на ряде других предприятий-партнеров, занимающихся разработкой и применением приборов фото- и оптоэлектроники: ООО «НПП «ИНЖЕКТ», АО "Орбита", АО "Гириконд".

Приборы фотоники

В рамках магистерской программы "Квантовая и оптическая электроника" студенты получат знания и навыки, необходимые для успешного трудоустройства на большинстве предприятий, специализирующихся в области фотоники и оптоэлектроники. Кроме направлений лазерных технологий и фотоэлектроники, рассмотренных ранее, в программе будут рассмотрены принципы функционирования, методы проектирования и создания следующих типов приборов:

Светодиоды и светодиодные системы Интегрально- и волоконно-оптические системы Оптико-электронные системы медицинского и экологического назначения Системы оптической связи, оптической памяти и т.д.

Органические светоизлучающие диоды - один из самых перспективных элементов оптоэлектроники, позволяющий создать дешевые и яркие излучатели большой площади, в том числе осветительные поверхности и экраны. Применение квантовых точек в составе OLED позволяет существенно повысить их эффективность и обеспечить управление цветовыми характеристиками таких излучателей.

Направления работы коллектива, возглавляемого проф. Н.В.Каманиной, связаны с наноструктурированием поверхности и новых покрытий. Исследование динамических процессов в электрооптических жидкокристаллических средах, фоторефрактивных и фотопроводниковых процессов в сопряжённых органических системах, сенсибилизированных разными типами нанообъектов (фуллеренами, шунгитами, нанотрубками, квантовыми точками, др.). Работа проводится на базе АО «ГОИ им А.И. Вавилова».

Оптико-электронные спектральные приборы для исследования биологических жидкостей и мониторинга процедур экстракорпоральной детоксикации находятся на стыке оптики, электроники и медицинской техники. Проводимые исследования связаны с разработкой оптико-электронных спектральных систем для изучения состава биологических жидкостей организма, в том числе мониторинга жидких биологических сред в ходе медицинских процедур экстракорпоральной детоксикации организма. Созданы и успешно внедрены в медицинскую практику системы мониторинга процедур гемодиализа (проводятся на аппаратах «Искусственная почка») и ликворосорбции.

В число предприятий-партнёров, на которых студенты и выпускники 2015-2020 годов проходили практику или получали возможность трудоустройства, входят Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе, ГОИ им. С.И. Вавилова, Производственное объединение "Светлана", ООО «ФТИ-Оптроник», ООО «Инновационное предприятие «НЦВО - Фотоника».

 

Основные дисциплины учебного плана, преподаваемые в ходе обучения по магистерской программе "Квантовая и оптическая электроника":

  • Лазерная техника  
  • Лазерные технологии
  • Фотоэлектронные приборы
  • Фотоника
  • Материалы фотоники
  • Технология фотоэлектронных приборов
  • Основы информационной оптики
  • Основы лазеров
  • Интегральная и волоконная оптика
  • Оптико-электронные приборы и системы для дистанционного зондирования окружающей среды

Подготовка в рамках магистерской программы "Квантовая и оптическая электроника" носит практико-ориентированный характер с минимальным количеством теоретических занятий. Магистранты имеют возможность заниматься научно-исследовательской и проектной работой на предприятиях-партнерах или в учебно-научных лабораториях кафедры Фотоники:

  • R&D Лаборатория "Возобновляемая энергетика" - (д.т.н. Тарасов С.А., проф. Гудовских А.С., доц. Ламкин И.А.);
  • Лаборатория квантовой электроники и лазерной техники (д.т.н. Тарасов С.А., проф. В.А. Парфенов, доц. Н.Г. Гоголева);
  • Лаборатория оптико-электронных систем дистанционного зондирования (заслуженный профессор ЛЭТИ Бузников А. А., доц. Горяинов В.С.);
  • Лаборатория физики конденсированного состояния – (проф. Немов С.А.);
  • Лаборатория оптики, теории оптических приборов и оптических измерений (доц. Коноплев Г.А., доц. Степанова О.С.);
  • Лаборатория интегрально- и волоконно-оптических систем (проф. Сидоров А.И., доц. Агафонова Д.С.).

 

Кафедра Фотоники тесно сотрудничает с международными организациями, осуществляет профессиональный обмен опытом, реализует совместные научные и учебные проекты. Ежегодно происходит обмен лучшими студентами, магистрантами, преподавателями в области фотоники. В число международных партнеров входят:

  • Технический Университет г. Лаппеенранта (Финляндия)
  • Университет Ювяскюля (Финляндия)
  • Технический Университет города Труа (Франция)
  • Institute of Micro and Sensor Systems (IMOS) Otto-von-Guericke-University (Германия)
  • Технический университет Бранденбурга (Германия)
  • Рижский технический университет (Латвия)

 

В 2016 году программа успешно прошла профессионально-общественную аккредитацию и получила сертификат European Network for Accreditation of Engineering Education о присвоении «Европейского знака качества» (The EUR-ACE®).