Что будет исследовать новый Центр фотоники?

В конце августа Министерство науки и высшего образования РФ подвело итоги конкурса на создание научных центров мирового уровня. Одним из победителей стал Центр фотоники под руководством академика Ефима Аркадьевича Хазанова, заведующего отделением нелинейной динамики и оптики ИПФ РАН. Рассказываем, какие направления планируют исследовать сотрудники центра, как он будет работать и где будут применяться научные результаты.

Почему возник такой интерес к фотонике?

Фотоника изучает все, что происходит со светом: как с отдельными частицами - фотонами, так и с мощными световыми пучками. Тут довольно широкий простор для исследований: например, есть квантовая оптика, которая работает с единичными фотонами, а есть мощные лазеры, в которых этих частиц – миллиарды миллиардов, и соответственно они проявляют совсем другие свойства. Кроме того, энергия (частота, длина воны) одного фотона может меняться на порядки величины. Обычно эта частица ассоциируется с видимым светом, но на самом деле ее диапазон варьируется от субмиллиметрового до рентгеновского и даже гамма-излучения. Сейчас активно исследуются возможности длинноволновых и микроволновых диапазонов, в результате чего появляется масса новых приложений.

Как устроен новый Центр фотоники?

По задумке организаторов конкурса, центр – это принципиально сетевой проект, а не отдельная лаборатория или здание. В наш Центр входят лаборатории и научные группы из трех организаций: Институт прикладной физики РАН, ННГУ им. Н.И. Лобачевского и Институт общей физики РАН им. А.М.Прохорова. В общей сложности центр объединяет примерно 230 научных сотрудников этих организаций, еще некоторую часть будем привлекать. Проект не предусматривает создание новых инфраструктур – все научные группы работают в своих лабораториях на уже имеющемся оборудовании. Однако за счет финансовой поддержки Центра его можно будет существенно обновить.

В чем основная идея такого «объединенного» центра?

Ключевая задача в том, чтобы поддерживать высокую активность в сфере фотоники на достаточно хорошем уровне в течение долгого периода времени. В отличие от проектов мегасайнс, например, XCELS, здесь деятельность коллективов не нацелена на один общий прорывной результат. Наоборот – важно, чтобы целый большой кусок науки, который мы называем фотоникой, находился в хорошем тонусе и динамично развивался. В состав центра входит большое количество научных групп, как теоретических, так и экспериментальных, которые занимаются широким спектром исследований. У каждого коллектива – своя конкретная научная задача.

Какие направления фотоники вы планируете исследовать?

У нас 5 основных научных направлений. Если их сортировать по физическому размеру оптических пучков, то первый, самый крупный – силовая оптика. Это мощные лазерные и оптические установки. Дальше идет волоконная оптика – здесь представлены мощные волоконные лазеры на основе уникальных волокон. Затем следует биофотоника – применение света для изучения живых систем, в том числе и растений. Нанофотоника, где исследуются оптические свойства полупроводниковых структур. И, наконец, квантовая оптика, где люди оперируют уже с единичными квантами. В нашем институте представлены все пять направлений. Коллеги из Университета Лобачевского занимаются исследованиями в области силовой оптики и биофотоники, а научные группы Института общей физики – волоконной оптики и тоже биофотоники. Это направление у нас оказалось самым популярным, причем, научные работы проводятся в разных организациях по совершенно разным разделам биофотоники.

Где будут применяться результаты будущих исследований?

Сфера применения может быть довольно широкой: от тяжелой промышленности и обороны до медицины и криптографии. Существенная часть результатов направлена на развитие научных исследований: это и создание приборов, и разработка новых способов исследований и измерений. Мощные лазеры могут использоваться в таких сферах, как промышленность, оборона, системы связи. Если говорить о биофтонике, то здесь результаты имеют более четкие сферы применения. Во-первых, это медицина – усовершенствование методов диагностики и терапии, разработка хирургического оборудования. А во-вторых, сельское хозяйство – создание методов, благодаря которым можно будет получать информацию о семенах или свойствах растений. Исследования в области нанофотоники и квантовой оптики в долгосрочной перспективе нацелены на создание следующего поколения электроники, а, точнее говоря, фотоники, которая придет на смену электронике.

Есть ли план развития, по которому будет работать центр?

Да, у нас есть «Программа создания и развития Центра». Это документ в триста с лишним страниц, в котором прописан план работы на ближайшие 6 лет. Он включает не только научные исследования, но и инновационную деятельность, проведение конференций, подготовку научных кадров, стажировки сотрудников за рубежом и т.д. Осталось все это воплотить.