Наиболее распространенные экзамены при поступлении:
- Русский язык
- Математика (профильный) - профильный предмет, по выбору вуза
- Информатика и информационно-коммуникационные технологии (ИКТ) - по выбору вуза
Современная фотоника - это наука, без которой сложно было бы представить окружающую действительность. Благодаря ей и оптоинформатике человек пользуется многочисленными достижениями: лазерными и голографическими системами, светодиодами, светотехникой, сенсорами, новейшим биомедицинским оборудованием. Все эти и другие аспекты изучает специальность 12.03.03. Фотоника и оптоинформатика.
Наука не стоит на месте: в этой сфере постоянно наблюдается развитие, а потому квалифицированный специалист всегда на вес золота. Между прочим, направление находится под прицелом лучших умов человечества: ежегодно по нему проходят мероприятия международного уровня, которые о многом скажут одним своим названием: Photonics Europe, Optoinformatics, Photonics West.
Условия поступления
Основная задача курса - не просто передать студенту солидный багаж знаний, но и научить его аналитическому мышлению . Эта специальность предполагает любовь к точным наукам, которую придется проявить еще на этапе поступления в вузы Москвы. Какие предметы сдают будущие студенты:
- профильная математика;
- русский язык;
- информатика и ИКТ.
Будущая профессия
Выпускнику бакалавриата предстоит связать свою жизнь с фотонами. Они используются в увлекательном труде над новейшими разработками и усовершенствовании существующих инструментов: материалов, технологий, аппаратуры. С их помощью можно передавать и принимать, хранить и обрабатывать информацию. Это могут быть такие конкретные задачи, как минитюаризация оптического устройства и его интеграция. Специалисты работают над изобретением новых материалов и систем. Они умеют мыслить широко и, по сути, идти впереди планеты, предлагая уникальные продукты будущего: системы искусственного интеллекта, оптические компьютеры.
Куда поступать
Для освоения такой востребованной и перспективной профессии можно подавать документы в следующие вузы:
Срок обучения
Окончив 11 классов, можно поступать на очное отделение, чтобы пройти обучение за четыре года. Также направление можно освоить, выбрав заочную, смешанную либо вечернюю форму. Тогда предстоит учиться пять лет.
Дисциплины, входящие в курс обучения
Будущий бакалавр познакомится с такими предметами в процессе обучения:
- основы фотоники и оптоинформатики;
- оптическая физика и материаловедение;
- физика твердого тела;
- электроника, электротехника и микропроцессоры и техника на их основе;
- нанотехнологии и материалы;
- волновая фотоника и нелинейная оптика;
- компьютерная и инженерная графика;
- прикладная голография;
- программирование.
Приобретаемые навыки
Молодой специалист будет компетентен в следующих вопросах:
- нанотехнологии и материалы, фотоника и оптоинформатика: разработка новинок;
- создание лазеров, лазерных и построение информационных оптических систем;
- квантовые, оптические технологии, искусственный интеллект и разноплановая работа с такими понятиями и инструментами;
- расчетные, конструкторские, измерительные работы и тестирования в сфере оптоинформатики и фотоники;
- экспериментальные исследования.
Перспективы трудоустройства по профессии
Выпускник этого направления сможет рассчитывать на трудоустройство в исследовательские организации, предприятия, которые занимаются производством, внедрением либо эксплуатацией лазерных и фотонных устройств, оптоволоконной продукции. В том числе, востребованы бывшие студенты в компаниях, которые занимаются связями и телекоммуникациями. Это крупнейшие корпорации - Вымпел-КОМ и Мегафон, Ростелеком и МТС.
Кем работает такой специалист:
- научным сотрудником;
- инженером-конструктором;
- программистом;
- технологом.
Стартовая отметка оплаты труда молодого специалиста достаточно высокая. Начинающий электронщик сможет зарабатывать от 25 тысяч в отечественной валюте. Наработав определенный опыт, можно рассчитывать на зарплату от 50000. Высокий уровень оплаты предлагают не только корпорации-гиганты, но и исследовательские организации.
Преимущества обучения в магистратуре
Чтобы претендовать на достойную зарплату и проявить собственные таланты в этой перспективной сфере, стоит освоить магистерскую программу. Она предполагает более глубокое погружение в специальные дисциплины и наработку практического опыта.
В процессе обучения студент занимается тестированиями, производит устройства, анализирует их работу и контролирует качество. Он экспериментирует над объектами с тем, чтобы улучшить показатели. Обязательно изучаются все современные наработки не только отечественной науки, но и мирового опыта. Также в процессе обучения студент работает с документацией, изучает юриспруденцию в сфере патентного законодательства и интеллектуальной собственности.
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
А.И. Цаплин
ФОТОНИКА И ОПТОИНФОРМАТИКА
Введение в специальность
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
Издательство Пермского национального исследовательского
политехнического университета
УДК 536.7: 621.036 ББК 22.3
Рецензенты:
доктортехнических наук, профессор, заведующийкафедройприкладнойматематики В.П. Первадчук
(Пермскийнациональный исследовательский политехнический университет); кандидат технических наук, начальник
производственно-конструкторского отдела И.И. Крюков (Пермская научно-производственная приборостроительная компания)
Цаплин, А.И.
Ц25 Фотоника и оптоинформатика. Введение в специальность: учеб. пособие / А.И. Цаплин. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2012. – 399 с.
ISBN 978-5-398-00898-2
Рассматриваются система современного высшего технического образования, особенности обучения в вузе, фундаментальные основы инженерной деятельности.
Представлены исторические этапы зарождения фотоники и оптоинформатики, определена роль фотонов как носителей информации
и энергии на современном этапе. Приведены необходимые для понимания на квантовом уровне теоретические основы физики, научные
и нанотехнологические основы фотоники. Рассматриваются принципы работы лазеров, оптических волокон, перспективы и тенденции дальнейшего развития компьютеров на основе фотонов.
Предназначено для студентов вузов, обучающихся по направлению бакалаврской подготовки «Фотоника и оптоинформатика», профиль «Волоконная оптика».
УДК 536.7: 621.036 ББК 22.3
Предисловие.................................................................................................. |
|
Часть 1. Фундаментальные основы высшего образования.............. |
|
1. Особенности высшего технического образования.............................. |
|
1.1. Современная система высшего образования и его цели............. |
|
1.2. Особенности обучения в вузе........................................................ |
|
2. Фундаментальные основы творческой деятельности.......................... |
|
2.2. Практическая деятельность человека |
|
и современное естествознание....................................................... |
|
2.3. Естественно-научные основы практической |
|
деятельности человека.................................................................... |
|
2.4. Эволюция вселенной и общность законов природы.................... |
|
2.5. Деятельность специалиста и реальность....................................... |
|
3. Фундаментальные основы дисциплин учебного плана...................... |
|
3.1. Особенности Федерального государственного |
|
образовательного стандарта по направлению |
|
«Фотоника и оптоинформатика» ................................................... |
|
3.2. Математические и естественно-научные дисциплины................ |
|
3.3. Профессиональные дисциплины................................................... |
|
3.4. Гуманитарные, социальные и экономические дисциплины....... |
|
3.5. Основные требования бакалаврской подготовки......................... |
|
Часть 2. Научные основы фотоники ..................................................... |
|
4. Элементы квантовой физики................................................................. |
|
4.1. Связь фотоники и оптоинформатики с квантовой физикой.......... |
|
4.2. Этапы развития фотоники и оптоинформатики........................... |
|
4.3. Основные представления квантовой механики............................ |
|
4.4. Квантовая модель атома................................................................. |
|
4.5. Понятие о потенциальных ямах и барьерах................................. |
|
4.6. Микрочастица в прямоугольной потенциальной яме.................. |
|
4.7. Туннельный эффект........................................................................ |
|
5. Элементы физики твердого тела........................................................... |
|
5.1. Кристаллические решетки.............................................................. |
|
5.2. Дефекты кристаллического строения............................................ |
5.3. Элементы зонной теории................................................................ |
|
5.4. Энергетический спектр кристалла................................................. |
|
5.5. Понятие эффективной массы электрона....................................... |
|
5.6. Экситонные эффекты.................................................................... |
|
6. Физические основы оптики.................................................................. |
|
6.1. Электромагнитная природа света................................................ |
|
6.2. Основные явления волновой оптики........................................... |
|
6.3. Основные явления квантовой оптики......................................... |
|
7. Элементы нелинейной оптики............................................................. |
|
7.1. Механизмы оптической нелинейности....................................... |
|
7.2. Вынужденное рассеяние света..................................................... |
|
7.3. Самофокусировка.......................................................................... |
|
7.4. Нелинейные эффекты в волоконных световодах....................... |
|
7.5. Оптические солитоны................................................................... |
|
Часть3. Физические инанотехнологические основыфотоники....... |
|
8. Полупроводниковые квантовые структуры....................................... |
|
8.1. Роль полупроводниковых структур в оптоэлектронике............ |
|
8.2. Твердотельные гетероструктуры. |
|
Полупроводниковый гетеропереход........................................... |
|
8.3. Квантоворазмерные структуры, их самоорганизация............... |
|
8.4. Применение квантовых структур в приборах |
|
оптоэлектроники........................................................................... |
|
9. Основы нанотехнологий получения оптических материалов.......... |
|
9.1. Исторические аспекты.................................................................. |
|
9.2. Наноматериалы.............................................................................. |
|
9.3. Оптические метаматериалы......................................................... |
|
9.4. Методы формирования наноструктур......................................... |
|
9.4.1. Молекулярно-лучевая эпитаксия........................................ |
|
9.4.2. Нанолитография................................................................... |
|
9.4.3. Сканирующая туннельная и атомно-силовая |
|
микроскопия......................................................................... |
|
9.5. Применение нанотехнологий в технике...................................... |
|
10. Лазеры.................................................................................................. |
|
10.1. Спонтанное и вынужденное излучение, поглощение.............. |
|
10.2. Принцип работы лазера.............................................................. |
|
10.3. Схемы накачки............................................................................. |
|
10.4. Свойства лазерных пучков......................................................... |
|
10.5. Типы лазеров................................................................................ |
|
10.6. Области применения лазеров..................................................... |
11. Оптические волокна............................................................................ |
|
11.1. Общие сведения........................................................................... |
|
11.2. Типы оптических волокон.......................................................... |
|
11.3. Материалы для изготовления оптических волокон................. |
|
11.4. Технология изготовления оптических волокон....................... |
|
11.5. Механическая прочность оптических волокон........................ |
|
11.6. Принцип работы волоконного оптического гироскопа........... |
|
Часть 4. Основы оптоинформатики и вычислительного |
|
эксперимента ............................................................................................ |
|
12. Основы оптоинформатики................................................................. |
|
12.1. Предмет и задачи информатики................................................. |
|
12.2. История информационных технологий..................................... |
|
12.3. Понятие об информации............................................................. |
|
12.4. Измерение количества информации. Энтропия....................... |
|
12.5. Архитектура компьютера........................................................... |
|
12.6. Предельные возможности электронной |
|
компьютерной техники............................................................... |
|
12.7. Оптические системы обработки информации.......................... |
|
13. Основы математического моделирования |
|
неравновесных теплофизических процессов в фотонике..................... |
|
13.1. Роль тепло- и массообмена в фотонике.................................... |
|
13.2. Виды теплообмена. Законы молекулярного тепло- |
|
и массообмена............................................................................. |
|
13.3. Перенос тепла теплопроводностью........................................... |
|
13.4. Основы вычислительного эксперимента в теплофизике......... |
|
Заключение................................................................................................ |
|
Список литературы................................................................................... |
ПРЕДИСЛОВИЕ
Развитые страны сегодня находятся в состоянии перехода от «индустриального» человеческого общества к «обществу информационному», отличительная особенность которого состоит в создании и непрерывном усовершенствовании сложных «интеллектуальных сетей» – систем быстрого, эффективного и экономичного предоставления информационных услуг массовому пользователю. Увеличение объема и скорости передачи информации в высокопроизводительных интеллектуальных сетях требует разработки соответствующих технических средств, среди которых оптика и оптические методы передачи сигналов играют важнейшую роль.
Фотоника и оптоинформатика – это новое, стремительно развивающееся в России направление подготовки на базе оптики, математики и компьютерных технологий, это обработка и передача информации и энергии с помощью квантов электромагнитного поля – фотонов. Оптоволоконные системы с высокой скоростью передачи данных, голографические запоминающие устройства сверхбольшой емкости, многопроцессорные компьютеры с оптической межпроцессорной связью, в которых свет управляет светом, – вот далеко не полный перечень объектов фотоники и оптоинформатики. Для решения широкого класса задач в различных областях науки и техники – от физики и химии до биологии и медицины активно используются лазерные технологии. С помощью лазерного излучения производятся различные технологические операции, исследования, измерения и диагностика.
Решение задач получения искусственных материалов, кристаллов, имеющих рекордно низкие оптические потери при передаче информации и энергии, стало возможным с достижениями успехов в нанотехнологиях. Нанотехнология – ключевое понятие начала XXI века, символ новой, третьей научно-
технической революции. С позиций сегодняшнего дня целью нанотехнологий является создание наносистем, наноматериалов, наноустройств, способных оказать качественное воздействие на развитие цивилизации. Первая часть сложного слова нановообще означает одну миллиардную (10–9 ) чего-либо. Нанотехнология – совокупность методов изготовления и обработки изделий, имеющих протяженность 1–100 нм (хотя бы
в одном измерении). Нанометровый диапазон измерений размеров открывает новые свойства и подходы к изучению вещества. В этом диапазоне меняются многие физические и химические свойства и нигде так близко не сходятся физика, химия и биология. Напомним, что 1 нм = 10–9 м = 10–3 мкм = 10 Å. Атом имеет размер порядка 0,1 нм, неорганические молекулы ~1 нм, вирусы – от 10 до 500 нм; бактерии ~1000 нм. Десятичные кратные и дольные приставки и множители в международной системе единиц представлены в таблице.
Широкое применение в различных областях современной техники находят различные волноводные структуры. Уже сегодня волоконно-оптические технологии определяют уровень развития таких важных сфер государственной деятельности, как экономика, образование и безопасность.
Оптимизация технологических процессов получения оптических волокон, лазерной обработки материалов предполагает наряду с экспериментальными исследованиями и применение методов математического моделирования.
Целью курса «Фотоника и оптоинформатика. Введение
в специальность» является ознакомление студентов с современной системой высшего технического образования, его основными задачами, организационными и методическими особенностями обучения в вузе, с документами, которые регламентируют учебу студентов, а также фундаментальными, общетехническими и профессиональными основами выбранной специальности, спецификой будущей работы выпускника, перспективами его трудоустройства.
Обозначение |
Десятичная |
Обыкновенная запись |
|||
10 –24 |
|||||
0,000000000000000000000001 |
|||||
10 –21 |
0,000000000000000000001 |
||||
10 –18 |
0,000000000000000001 |
||||
10 –15 |
0,000000000000001 |
||||
10 –12 |
|||||
10–9 |
|||||
10–6 |
|||||
10–3 |
|||||
10–2 |
|||||
10–1 |
|||||
1012 |
|||||
1015 |
1000000000000000 |
||||
1018 |
|||||
1000000000000000000 |
|||||
1021 |
1000000000000000000000 |
||||
1024 |
1000000000000000000000000 |
||||
Пособие состоит из четырех частей. Первая часть посвящена фундаментальному и гуманитарному аспектам бакалаврской подготовки, без которых невозможно сформировать широкообразованного, системно мыслящего, ориентированного на многоаспектную творческую деятельность специалиста, способного с максимальной эффективностью продолжить углубленное образование ввыбранном направлении. Такой подход соответствует национальной доктрине образования в Российской Федерации и макропеременам в современном высшем образовании, связанным с переходом кэкономике, основанной на знаниях.
Во второй части пособия рассматриваются научные основы фотоники с элементами квантовой физики, оптики, обсуждается и дополняется информация, полученная студентами в кур-
сах физики и химии средней школы и позволяющая осмыслить эти основы.
Третья часть посвящена научным и нанотехнологическим аспектам фотоники, путям и перспективам ее развития. Показано, что нанотехнологии – это одно из наиболее быстро развивающихся направлений получения оптических материалов. В свою очередь, достижения нанотехнологий обязаны применению устройств и систем, в которых генерируются, усиливаются, модулируются, распространяются и детектируются оптические сигналы.
Основы оптоинформатики – технической науки, занимающейся проблемами передачи, хранения и обработки информации, рассмотрены в четвертой части. Показано, что волновая и корпускулярная природа света обуславливает многочисленные преимущества фотона как носителя информации перед электроном в современных компьютерах. На примере теплофизических задач в фотонике рассмотрены основы вычислительного эксперимента.
Учебное пособие предназначено для студентов первого курса бакалаврской подготовки по направлению «Фотоника и оптоинформатика» в Пермском национальном исследовательском политехническом университете.
ЧАСТЬ 1. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
1. О СОБЕННОСТИ ВЫСШЕГО ТЕХНИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ
1.1. Современная система высшего образования и его цели
Система высшего образования страны включает около 1000 высших учебных заведений, из них более 500 – государственные. По статусу вузы делятся на классические университеты, технические университеты, академии и институты. По профилю – на многопрофильные и узкопрофильные, например сельскохозяйственные, медицинские и т.д. Мощную и дорогостоящую систему образования страна содержать бы не стала, если бы эта система не обеспечивала решение важнейших государственных задач, а именно:
– повышение безопасности страны (в самом широком смысле);
– подготовкаспециалистовдлявсехнаправленийэкономики;
– повышение интеллектуального уровня населения. Безопасность любой страны обеспечивается в основном
уровнем образованности населения. Так было во все времена; особенно это важно в условиях ускоренного развития наукоемких производств, наукоемких видов техники и вооружения. Великий китайский мыслитель Конфуций около 2500 лет назад назвал образованность населения одним из условий преуспевания государства. Правительство США неизменно обосновывает все мероприятия по развитию и улучшению системы образования интересами безопасности страны. В последних документах правительства Российской
Факультет фотоники и оптоинформатики (ФФиОИ) входит в структуру Мегафакультета Фотоники. Декан факультета - Козлов Сергей Аркадьевич , заслуженный деятель науки Российской Федерации, доктор физико-математических наук, профессор, лауреат премии Ленинского комсомола по науке и технике, руководитель Российской научной школы «Фемтосекундная оптика и фемтотехнологии».
Миссия факультета
Открывать возможности для гармоничного развития конкурентоспособной личности и готовить элитные кадры, которые способны успешно действовать в условиях быстро меняющегося мира и обеспечивать опережающее развитие индустрии по направлению «Фотоника и оптоинформатика».
Факультет Фотоники и оптоинформатики осуществляет подготовку бакалавров и магистров по одноименному образовательному направлению «Фотоника и оптоинформатика».
Фотоника — это область науки и техники, связанная с использованием светового излучения (или потока фотонов) в оптических элементах, устройствах и системах, в которых генерируются, усиливаются, модулируются, распространяются и детектируются оптические сигналы.
Оптоинформатика — это недавно выделившаяся и доминирующая в последние годы область фотоники, в которой создаются оптические технологии передачи, приема, обработки, хранения и отображения информации.
Ключевые направления научно-образовательной фокусировки факультета
- Квантовые технологии:
- Квантовые коммуникации
- Квантовые вычисления
- Квантовые повторители
- Многофункциональные материалы;
- Гибридные наноматериалы;
- Фемтотехнологии, включая терагерцовые технологии, и основанные на них биотехнологии.
В рамках образовательного направления «Фотоника и оптоинформатика» факультет готовит специалистов для одной из самых инновационных областей современной науки и техники, развивающейся на основе лазерных технологий, квантовых технологий, нанотехнологий и новых оптических материалов. В этой области разрабатываются и создаются:
- оптические технологии сверхскоростной передачи записи и хранения информации,
- оптические и квантовые процессоры,
- системы искусственного интеллекта,
- информационно-телекоммуникационные системы нового поколения,
- энергоэффективные технологии,
- перспективные материалы и технологии фотоники.
В процессе обучения бакалавры и магистры получают глубокие знания и практические навыки в следующих областях:
- оптическая физика,
- физика наноразмерных объектов,
- оптическая и квантовая информатика,
- оптическое материаловедение,
- системы и технологии фотоники,
- теория информации и информационных систем,
- архитектура вычислительных систем,
- технологии программирования,
- перспективные материалы фотоники,
- инновационный менеджмент в области высоких технологий.
Техническое оснащение
Факультет располагает несколькими десятками учебных и научно-исследовательских лабораторий и центров. Среди них такие авторитетные в научном мире структуры, как:
Международный институт Фотоники и оптоинформатики, включая:
- Международный научный центр оптической и квантовой информатики, биофотоники,
- Научно-исследовательский центр оптического материаловедения.
Международный научно-образовательный центр физики наноструктур, включая:
- Центр «Информационные оптические технологии».
Для подготовки специалистов, востребованных на рынке труда, факультет активно сотрудничает с фирмами и компаниями - лидерами в своей области. В соответствии с учебными планами, включающими сквозную систему курсовых исследовательских работ и научно-технологических практик, уже со второго курса студенты факультета получают возможность участвовать в работе над действующими проектами, в области фотоники и оптоинформатики, ведущимися Международными научно-исследовательскими центрами по госзаказам Министерства образования и науки РФ, российским и международным грантам и контрактам.
Среди студентов и аспирантов факультета — стипендиаты Президента РФ и Правительства РФ, победители конкурсов лучших научных работ, проводимых Российской Академией наук, Министерством образования и науки РФ, крупнейшими мировыми научными обществами и фондами (INTAS, SPIE, CRDF, OSA).
Руководитель программы - , заслуженный деятель науки Российской Федерации, доктор физико-математических наук, профессор.
ВСТУПИТЕЛЬНЫЕ ИСПЫТАНИЯ
- русский язык
- математика
- физика
Цель программы - подготовка элитных кадров, которые соответствуют современным требованиям рынка труда в области индустриальных и смежных высокотехнологичных направлений физики. Обучение включает в себя фундаментальное образование, совмещенное с получение практических навыков работы в рамках актуальных разделов современной оптической и квантовой физики, таких как квантовые коммуникации, теория информации и информационных систем, физика и технология наноструктур, лазерные фемтотехнологии, оптические материалы фотоники.
Для подготовки специалистов, востребованных на рынке труда, факультет активно сотрудничает с фирмами и компаниями - лидерами в своей области. В соответствии с учебными планами, включающими сквозную систему курсовых исследовательских работ и научно-технологических практик, уже со второго курса студенты получают возможность участвовать в работе над действующими проектами, в области фотоники и оптоинформатики, ведущимися Международными научно-исследовательскими центрами по госзаказам Министерства образования и науки РФ, российским и международным грантам и контрактам.
Важным компонентом в подготовке инженеров и ученых мирового уровня является организация и проведение факультетом совместно с другими образовательными и научными организациями и обществами Международных молодежных школ и конференций, создание и развитие молодежных научных ассоциаций, а также Российских и Международных отделений научных обществ.
К 3 курсу студенты имеют возможность выбрать собственную образовательную траекторию, которая будет отвечать познавательным интересам обучающегося и позволит выбрать интересующую специализацию в рамках научно-исследовательской деятельности, проводимой под руководством ведущих ученых международных научных подразделений Университета ИТМО.
Специализации программы:
- Квантовые коммуникации и фемтотехнологии
- Физика наноструктур
- Материалы и технологии фотоники
Специализация программы "Квантовые коммуникации и фемтотехнологии":
Подготовка специалистов для современных областей инновационной деятельности, связанных с разработкой оптических и квантовых технологий сверхскоростной передачи информации, и ее сверхплотной записи; фемтотехнологий фотоники и оптоинформатики, созданием оптических и квантовых процессоров, систем искусственного интеллекта и других информационно-телекоммуникационных систем нового поколения. Задачи программы направлены на приобретение студентами фундаментальных и специальных знаний в области информатики, оптической и квантовой физики, а также на формирование у них способностей применять эти знания в научной и практической деятельности.
Студенты программы приобретают фундаментальные знания в области оптической и квантовой физики, в том числе физики взаимодействия интенсивного изучения сверхкороткой длительности с веществом в различных его состояниях. В период обучения студенты работают по реальным проектам лабораторий Международного института «Фотоники и оптоинформатики» и приобретают уникальный опыт применения на практике полученных фундаментальных знаний.
Базовыми проектами являются:
- разработка оптических и квантовых технологий сверхскоростной передачи, обработки и записи информации;
- разработка систем оптических и квантовых коммуникаций;
- проектирование систем искусственного интеллекта, оптических и квантовых процессоров;
- разработка программного обеспечения для систем фотоники и оптоинформатики.
- создание и эксплуатация лазеров и лазерных систем, в том числе, с источниками фемтосекундной длительности;
- использование оптических методов и фемтотехнологий при исследовании и разработке систем фотоники различного назначения;
- разработка и применение голографических технологий.
Специализация "Физика наноструктур"
Программа ориентирована на студентов, которые хотят заниматься физикой наноразмерных объектов, а именно, синтезом, модификацией и исследованием квантовых точек, углеродных наноструктур (графен, фуллерены, нанотрубки, наноалмазы), плазмонных наночастиц и др. У студентов есть выбор практической ориентированности образовательных траекторий в области биомедицины или энергоэффективных технологий. Нанотехнологии - ключ к инновационному решению современных проблем электроники, телекоммуникаций, космической и атомной техники, экологии, биологии, медицины и энергетики.
Выпускники получают навыки работы для трудоустройства в исследовательских учреждениях, в высокотехнологичном производстве, медицинских и фармакологических компаниях, бизнесе, связанном с производством и реализацией инновационной продукции. Уникальный опыт стажировок и обучения за рубежом открывает широкие возможности для самореализации.
МАГИСТРАТУРА, образовательные программы:
Направление подготовки - 12.04.03 «Фотоника и оптоинформатика»
Руководитель программы - , заслуженный деятель науки Российской Федерации, доктор физико-математических наук, профессор
Цель программы - подготовка специалистов мирового уровня в области информационно-телекоммуникационных систем нового поколения, а также лазерно-оптических методов диагностики в системах безопасности, медицине, биологии на основе фемтотехнологий.
Студенты программы приобретают фундаментальные знания по таким профильным дисциплинам, как: «Оптические линии связи и квантовые коммуникации», «Оптические системы записи, хранения и отображения информации», «Фемтооптика и фемтотехнологии», Оптические и квантовые технологии искусственного интеллекта». Выпускники востребованы в следующих сферах профессиональной деятельности:
- создание и эксплуатация оптических и квантовых устройств и систем передачи, обработки и записи информации;
- создание и эксплуатация лазеров и лазерных систем различного назначения;
- создание и эксплуатация биомедицинских комплексов, использующих лазерные системы, в том числе с источниками излучения фемтосекундной длительности;
- разработка программного обеспечения при создании систем фотоники и оптоинформатики.
Руководитель программы - , доктор физико-математических наук, профессор
Образование адаптировано для выпускников бакалавриата физических и технических специальностей и предлагает углубленную подготовку в новых и быстроразвивающихся областях нанотехнологий и нанофотоники, что позволяет легко ориентироваться и быть востребованным на современном высокотехнологичном рынке труда.
Обучение проводят ведущие специалисты в области синтеза, характеризации и практического применения квантовых наноструктур различного типа в оптоэлектронике, фотонике, биологии и медицине.
Все студенты во время обучения трудоустраиваются для участия в коммерческих исследовательских проектах, которые проводятся в международном научно-образовательном центре «Физика наноструктур», расположенном в Технопарке Университета ИТМО.
Обучение реализуется совместно с кафедрой микро- и нанонауки финского Университета Аалто (Хельсинки), что позволяет выпускникам получить два диплома (российского и европейского образцов) ведущих мировых вузов.
ТРУДОУСТРОЙСТВО
Описание
Данное направление требует четырехлетнего обучения на дневном отделении для получения диплома бакалавра. Этого времени будет достаточно для того, чтобы освоить:
- аналитические методы и способы решения задач выбранного направления;
- математическое моделирование, применяемое при изучении объектных свойств и разработке порядка действий;
- компьютерное макетирование фотонных и оптоинформационных объектов, необходимое, чтобы изучить и оптимизировать параметры, используя для этого передовые технологии тестирования и конструирования;
- создание обособленных программных блоков, проведение их регулировки и настройки;
- изучение объектов, используя для этого установленную методику и обработку окончательных достижений;
- тестирование новых материалов, явлений, устройств и систем;
- наладку и регулирование работы агрегатов, приборов и систем фотоники и оптоинформатики для проведения научных экспериментов;
- расчеты показателей количественных затрат оптических заготовок, материалов и инструментов;
- выбор стандартной аппаратуры, приборов и предварительное вычисление экономической эффективности на технологических процессах;
- применения контрольных методик качества изготавливаемых изделий;
- обеспечение соблюдения безопасности в сфере экологии при выполнении технических процессов;
- планирование, координирование и организацию трудового распорядка в производственных подразделениях.
Кем работать
Бакалавры смогут работать научными сотрудниками, инженерами-конструкторами или программистами. Выгодные перспективы развития имеют позиции специалистов по фотонике и оптоинформатике. Нередко и технологи на различных предприятиях имеют подобную квалификацию. В настоящее время большой спрос на эту специальность обеспечивают организации телекоммуникаций и связи. Без выпускников не обходится и производство лазерной техники, фотонных устройств и волоконной оптики. Многие бывшие студенты стремятся попасть на работу в научные центры, опыт работы в которых позволит в дальнейшем претендовать на более высокие должности и позиции в зарубежных организациях.
