Фотоника — наука обо всём на свете

Лучи солнца, которые проникают в комнату, когда мы отдёргиваем шторы, высокоскоростной доступ в интернет и связь, цветные огни на вечеринках и лазерные хирургические операции — всё это в каком-то смысле явления одного порядка, ведь в их основе лежит свет. Мы расскажем о науке, которая его изучает, причём не только в описательном, теоретическом ключе, но и в самом что ни на есть практическом: то есть, создавая технические решения на основе электромагнитных волн.

Лучи солнца, которые проникают в комнату, когда мы отдёргиваем шторы, высокоскоростной доступ в интернет и связь, цветные огни на вечеринках и лазерные хирургические операции — всё это в каком-то смысле явления одного порядка, ведь в их основе лежит свет. Мы расскажем о науке, которая его изучает, причём не только в описательном, теоретическом ключе, но и в самом что ни на есть практическом: то есть, создавая технические решения на основе электромагнитных волн.

В философии Платона свет связан с идеей Блага. Согласно его учению, свет делает объекты доступными зрению таким же образом, как идея блага позволяет человеку познавать.

В представлении средневековых мастеров свет, проходя через витражи, «одухотворял» их. Кроме того, за счёт этого в готических храмах возникали оптические эффекты невероятной красоты.

Золото в европейской искусстве — символ света. Этим объясняется любовь живописцев Возрождения к золотоволосым Евам и Венерам. А золотой декор благодаря своим отражательным способностям позволял визуально раздвигать парадные залы и внутреннее пространство соборов.

Световые инсталляции сегодня — обязательная часть городского пейзажа, постоянные спутники зимних праздников, способ достижения синестезии на концертах, и, конечно, самостоятельные произведения искусства.

Метаматериал Vantablack, который создали британские инженеры-физики, состоит из множества крошечных нанотрубок и поглощает практически весь свет. Благодаря этому он выглядит плоским даже при сгибании. Материал называют миниатюрной чёрной дырой и самым чёрным веществом в мире.

Недавно в Санкт-Петербурге открылся самый большой в мире планетарий. Видеть звёздное небо даже в пасмурные дни позволяют почти четыре десятка проекторов, создающих на куполе изображение с высоким разрешением. Проверка оборудования, позволяющего добиться такой качественной картинки, проводилась в Высшей школе светового дизайна Университета ИТМО.

“

Фотоника — это дисциплина, которая занимается изучением базовых принципов работы оптических сигналов и полей, а также их применением для создания устройств.

Фотоника занимается изучением свойств света. По мнению некоторых специалистов, более современный и обобщённый термин «фотоника» пришёл на смену «оптике».

Как и оптика, фотоника описывает явления, связанные со свойствами света. Это широкая дисциплина, методы которой в прикладном отношении могут быть использованы и в медицине, и в электротехнике. Однако общим для этих методов является то, что они основаны на детектировании и манипуляциях с фотонами.

Фотоника занимается изучением свойств света. По мнению некоторых специалистов, более современный и обобщённый термин «фотоника» пришёл на смену «оптике».

Как и оптика, фотоника описывает явления, связанные со свойствами света. Это широкая дисциплина, методы которой в прикладном отношении могут быть использованы и в медицине, и в электротехнике. Однако общим для этих методов является то, что они основаны на детектировании и манипуляциях с фотонами.

“

Частица, которая лежит в основе всей фотоники — это, как можно догадаться, фотон. Фотон представляет собой квант электромагнитного излучения, не имеет массы и электрического заряда, а также двигается в вакууме со скоростью света.

Проливаем свет на историю

Фотоника — достаточно молодая наука. Как самостоятельная дисциплина она оформилась в 1960-х годах. Именно тогда были изобретены лазеры. В скором времени появились лазерные диоды, первые полупроводниковые излучатели света и оптические волокна.

Всё это привело к развитию в 1970-х годах оптоволоконных средств связи для передачи информации с помощью света. Новые технологические открытия привели к революционным изменениям в области телекоммуникаций, а также способствовали распространению интернета. Который, в свою очередь, кардинально изменил жизнь во всех странах, сделав наш мир бесповоротно информационным.

“

Оптоволоконный или оптико-волоконный кабель — это провод, который изготавливается на основе оптического волокна. Оптическое волокно представляет собой тонкую нить из прозрачного материала, по которой с высокой скоростью переносится свет. Это позволяет передавать информацию намного быстрее, чем с помощью электронов.

Таким образом, скоро потребовалось обозначить отдельную область исследований, использующих свет для реализации разработок, которые до этого рассматривались в рамках изучения электроники, телекоммуникаций и обработки информации.

В 1967 году вышла книга академика А. Н. Теренина «Фотоника молекул красителей». Этот момент можно считать первым громким появлением термина «фотоника» на публике. В работе Теренина фотоника определялась как «совокупность взаимосвязанных фотофизических и фотохимических процессов». Начиная с 9-ого Международного конгресса по скоростной фотографии, который прошёл в Денвере в 1970 году, фотоника стала пониматься как дисциплина, которая рассматривает способы передачи данных, при которых носителями информации выступают фотоны.

Когда в 80-х годах способы оптоволоконной передачи данных стали активно применяться в телекоммуникациях, слово «фотоника» стало звучать всё чаще, и термин стал общепринятым. В конце 80-х годов был создан журнал «Photonics Technology Letters» — распространяющееся по подписке издание Института инженеров электротехники и электроники (IEEE), в котором публикуются исследования, касающиеся дисциплины. В то время наука была сосредоточена в основном на коммуникациях. Однако с начала нулевых годов фотоника существенно расширила проблемное поле, и теперь включает такие направления, как лазерная техника, оптические вычисления, медицинская диагностика и терапия.

Проливаем свет на историю

Фотоника — достаточно молодая наука. Как самостоятельная дисциплина она оформилась в 1960-х годах. Именно тогда были изобретены лазеры. В скором времени появились лазерные диоды, первые полупроводниковые излучатели света и оптические волокна.

Всё это привело к развитию в 1970-х годах оптоволоконных средств связи для передачи информации с помощью света. Новые технологические открытия привели к революционным изменениям в области телекоммуникаций, а также способствовали распространению интернета. Который, в свою очередь, кардинально изменил жизнь во всех странах, сделав наш мир бесповоротно информационным.

“

Оптоволоконный или оптико-волоконный кабель — это провод, который изготавливается на основе оптического волокна. Оптическое волокно представляет собой тонкую нить из прозрачного материала, по которой с высокой скоростью переносится свет. Это позволяет передавать информацию намного быстрее, чем с помощью электронов.

Таким образом, скоро потребовалось обозначить отдельную область исследований, использующих свет для реализации разработок, которые до этого рассматривались в рамках изучения электроники, телекоммуникаций и обработки информации.

В 1967 году вышла книга академика А. Н. Теренина «Фотоника молекул красителей». Этот момент можно считать первым громким появлением термина «фотоника» на публике. В работе Теренина фотоника определялась как «совокупность взаимосвязанных фотофизических и фотохимических процессов». Начиная с 9-ого Международного конгресса по скоростной фотографии, который прошёл в Денвере в 1970 году, фотоника стала пониматься как дисциплина, которая рассматривает способы передачи данных, при которых носителями информации выступают фотоны.

Когда в 80-х годах способы оптоволоконной передачи данных стали активно применяться в телекоммуникациях, слово «фотоника» стало звучать всё чаще, и термин стал общепринятым. В конце 80-х годов был создан журнал «Photonics Technology Letters» — распространяющееся по подписке издание Института инженеров электротехники и электроники (IEEE), в котором публикуются исследования, касающиеся дисциплины. В то время наука была сосредоточена в основном на коммуникациях. Однако с начала нулевых годов фотоника существенно расширила проблемное поле, и теперь включает такие направления, как лазерная техника, оптические вычисления, медицинская диагностика и терапия.

Фотоника сегодня

Как глобальное обобщённое направление фотоника объединяет различные науки. Вот некоторые из них: лазерная физика, оптоэлектроника, электрооптика, волоконная и интегральная оптика, нелинейная оптика, оптическая связь, оптическая обработка сигналов и голография.

Сегодня специалисты в области фотоники изучают полупроводниковые соединения с точки зрения физики и технологии, работают над наноматериалами, изучают свойства новых оптических волокон и фотонных кристаллов, а также решают, как добиться наиболее быстрой передачи оптических сигналов; создают и внедряют разработки на основе фотонных технологий. Фотонные устройства используются для генерации, передачи и записи информации, для преобразования светового и теплового излучений в электрическую энергию, в медицине, а также для множества других целей.

Учёные, которые занимаются фотоникой, работают над квантовыми компьютерами и квантовыми коммуникациями (создание сети, в которой данные защищаются с помощью фундаментальных законов квантовой механики). А квантовая криптография — это путь к изучению возможностей квантовой телепортации, которая предполагает телепортирование состояний. Подробнее узнать о том, как это происходит, можно из этой лекции на Постнауке.

Также специалисты в области фотоники и причастных ей наук разрабатывают лазерные технологии, позволяющие лечить опухоли и проводить другие операции, и трудятся над созданием «светового Wi-Fi» — Li-Fi.

Кроме того, опираясь на научный опыт, связанный с изучением природы света и его взаимодействия с различными материалами, инженеры могут создавать новые материалы, обладающие уникальными свойствами. Такие разработки называют метаматериалами.

Таким образом, фотоника — это настоящая наука будущего, и занимается она вещами, которые кажутся на первый взгляд сюжетами из фантастических фильмов. Однако все эти области исследований вполне реальны, и способны качественно изменить наше понимание мира и привычный уровень жизни уже сегодня.

Фотоника сегодня

Как глобальное обобщённое направление фотоника объединяет различные науки. Вот некоторые из них:

• лазерная физика
• оптоэлектроника
• электрооптика
• волоконная и интегральная оптика
• нелинейная оптика
• оптическая связь
• оптическая обработка сигналов и голография.

Сегодня специалисты в области фотоники изучают полупроводниковые соединения с точки зрения физики и технологии, работают над наноматериалами, изучают свойства новых оптических волокон и фотонных кристаллов, а также решают, как добиться наиболее быстрой передачи оптических сигналов; создают и внедряют разработки на основе фотонных технологий. Фотонные устройства используются для генерации, передачи и записи информации, для преобразования светового и теплового излучений в электрическую энергию, в медицине, а также для множества других целей.

Учёные, которые занимаются фотоникой, работают над квантовыми компьютерами и квантовыми коммуникациями (создание сети, в которой данные защищаются с помощью фундаментальных законов квантовой механики). А квантовая криптография — это путь к изучению возможностей квантовой телепортации, которая предполагает телепортирование состояний. Подробнее узнать о том, как это происходит, можно из этой лекции на Постнауке.

“

Cпециалисты в области фотоники и причастных ей наук разрабатывают лазерные технологии, позволяющие лечить опухоли и проводить другие операции, и трудятся над созданием «светового Wi-Fi» — Li-Fi.

Кроме того, опираясь на научный опыт, связанный с изучением природы света и его взаимодействия с различными материалами, инженеры могут создавать новые материалы, обладающие уникальными свойствами. Такие разработки называют метаматериалами.

Таким образом, фотоника — это настоящая наука будущего, и занимается она вещами, которые кажутся на первый взгляд сюжетами из фантастических фильмов. Однако все эти области исследований вполне реальны, и способны качественно изменить наше понимание мира и привычный уровень жизни уже сегодня.

Что почитать

Издательский центр «Техносфера» публикует серию книг «Мир фотоники» (сейчас в серии вышли две книги, ещё одна готовится к изданию), а также издаёт рецензируемый научно-технический журнал «Фотоника».

Об актуальных исследованиях в области фотоники, о том, как они влияют на нашу повседневную жизнь, а также о том, чем именно занимаются специалисты направления, сообщают сайте ITMO.NEWS. Специалисты ИТМО, занимающиеся фотоникой, рассказывают о том, как можно создать притягивающий луч и управлять наночастицами, как биофотоника помогает бороться с раком и болезнью Альцгеймера.

Что почитать

Издательский центр «Техносфера» публикует серию книг «Мир фотоники» (сейчас в серии вышли две книги, ещё одна готовится к изданию), а также издаёт рецензируемый научно-технический журнал «Фотоника».

Об актуальных исследованиях в области фотоники, о том, как они влияют на нашу повседневную жизнь, а также о том, чем именно занимаются специалисты направления, сообщают сайте ITMO.NEWS. Специалисты ИТМО, занимающиеся фотоникой, рассказывают о том, как можно создать притягивающий луч и управлять наночастицами, как биофотоника помогает бороться с раком и болезнью Альцгеймера.

Где изучают фотонику?

В Университете ИТМО существует Мегафакультет фотоники со множеством образовательных и научных подразделений. В него входят Факультет фотоники и оптоинформатики, Факультет лазерной и световой инженерии, Физико-технический факультет, а также ряд международных научных центров, НИИ и лабораторий, исследования которых связаны с фотоникой. Здесь ждут новых коллег, которые готовы двигать вперёд науку о свете.

Тем, кто уже учится на старших курсах, но подумывает связать свою дальнейшую судьбу с фотоникой, имеет смысл принимать участие в олимпиадах, результаты которых принимаются в желаемом вузе. Призы олимпиад могут рассматриваться в качестве льгот при поступлении.

Победители и призёры олимпиады «Я — профессионал» могут поступить в Университет ИТМО на льготных основаниях. В ходе олимпиады участникам потребуется решать задания, составленные экспертами крупных компаний и ведущих вузов, а призами станут как денежные премии, так и высший балл при поступлении в магистратуру и аспирантуру. Кроме того, призёры, победители и медалисты попадут в базу молодых профессионалов, к которой обращаются представители крупных компаний.

Кейсы по фотонике можно найти здесь. Задания предназначены для студентов старших курсов бакалавриата, специалитета и магистратуры, однако, как отмечают организаторы олимпиады, попробовать свои силы может любой желающий — главное, каким будет результат.

Где изучают фотонику?

В Университете ИТМО существует Мегафакультет фотоники со множеством образовательных и научных подразделений. В него входят Факультет фотоники и оптоинформатики, Факультет лазерной и световой инженерии, Физико-технический факультет, а также ряд международных научных центров, НИИ и лабораторий, исследования которых связаны с фотоникой. Здесь ждут новых коллег, которые готовы двигать вперёд науку о свете.

Тем, кто уже учится на старших курсах, но подумывает связать свою дальнейшую судьбу с фотоникой, имеет смысл принимать участие в олимпиадах, результаты которых принимаются в желаемом вузе. Призы олимпиад могут рассматриваться в качестве льгот при поступлении.

Университет ИТМО рассматривает в качестве льгот призы олимпиады «Я — профессионал», предназначенной для студентов гуманитарных, естественнонаучных и технических специальностей. В ходе олимпиады участникам потребуется решать задания, составленные экспертами крупных компаний и ведущих вузов, а призами станут как денежные премии, так и высший балл при поступлении в магистратуру и аспирантуру. Кроме того, призёры, победители и медалисты попадут в базу молодых профессионалов, к которой обращаются представители крупных компаний.

Кейсы по фотонике можно найти здесь. Задания предназначены для студентов старших курсов бакалавриата, специалитета и магистратуры, однако, как отмечают организаторы олимпиады, попробовать свои силы может любой желающий — главное, каким будет результат.

Олимпиада для студентов разных специальностей: гуманитарных, естественнонаучных и технических. Участникам предложат кейсы, составленные экспертами из крупных компаний и вузов.

УЧАСТВОВАТЬ

Источник: newtonew.com

Комментарии: