Инновации в образовании Лазерные технологии - ведущие технологии XXI века

Научно-техническое и образовательное направление «Лазерные технологии и системы» соответствует приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники в Российской Федерации «Индустрия наносистем и материалов», «Живые системы» и критическим технологиям Российской Федерации «Биоинформационные технологии», «Биомедицинские и ветеринарные технологии жизнеобеспечения и защиты человека и животных», «Нанотехнологии и наноматериалы».

По результатам маркетинговых исследований ожидаемый рынок труда специалистов по лазерным технологиям по Санкт-Петербургу составляет 300 человек в год, по России – порядка 1500. В университете данное направление развивается научно-педагогической школой профессора В. П. Вейко – победителя Всероссийского конкурса ведущих научных школ 2006 г., и сотрудниками возглавляемой профессором В. Ю. Храмовым кафедры лазерной техники и биомедицинской оптики.

За прошедшие годы в университете были разработаны уникальные лазерные излучатели для космических исследований (проекты «Фобос», «Марс-96»; создано семейство лазеров для дальней космической связи с рекордными энергетическими характеристиками; разработаны не имеющие аналогов в мире твердотельные лазерные системы с энергией генерации в импульсе более 10 кДж и лазерные излучатели для специальных дальнометрических систем. Изучение оптики твердых биотканей стимулировало создание оригинальных лазерных стоматологических установок «Лазма» и «ONIX».

В настоящее время выполняются исследования взаимодействия мощного лазерного и оптического излучения с композиционными материалами и биотканями, развиваются лазерные микро- и нанотехнологии, методы реставрации произведений искусства, технологии диагностики и безмедикаментозного лечения. Объем проводимых научных исследований составляет 8 млн руб. в год.

Реализация инновационной образовательной программы в рамках выделенных научно-образовательных направлений позволит выйти на качественно новый уровень подготовки выпускников и удовлетворить возрастающий спрос на специалистов в информационной, оптической и других высокотехнологичных отраслях экономики.

В настоящее время анализ рынка, связанного с разработкой, изготовлением и эксплуатацией лазерных комплексов, показал, что производственные мощности в основном сосредоточены на малых и средних предприятиях со штатом не более 100 – 200 человек.

Разработанные ранее образовательные программы, в основном, ориентировались на работу выпускников с достаточно узкой профессиональной ориентацией, определяемой названием специальности или специализации, в составе крупных производственных и научных структур. В настоящее время развитие рынка лазерных технологий и систем показало необходимость подготовки специалистов, ориентированных на работу в составе сравнительно небольших научно-технических или производственных коллективов, в которых может быть востребована от специалиста необходимость работы по ряду направлений, объединяемых не только узкой специальностью, но и конечным продуктом деятельности научно-производственного коллектива.

Такой подход значительно расширяет возможности выпускника университета при устройстве на работу, позволяет ему быстро адаптироваться к изменению потребностей рынка труда и даже привнести определенную «лазерно-оптичекую» культуру и прецизионные технологии в смежные научно-технические направления, т. е. оказывать воздействие на формирование рынка труда.

Одной из приоритетных задач при работе по направлению «Лазерные технологии и системы» следует считать разработку двух новых магистерских программ: «Лазерные микро- и нанотехнологии» и «Лазерные биомедицинские технологии» в рамках направления 200200 Оптотехника, направленных на подготовку специалистов в области лазерных микро- и нанотехнологий, технологий высокоточного поиска, измерений и слежения объектов, а также технологий биомедицины. Общее ядро содержания магистерских программ включает модули: «Лазерные системы для информационных и технологических комплексов» и «Информационно-измерительные лазерные технологии».

По магистерской программе «Лазерные микро- и нанотехнологии» будут разрабатываться модули специализации: «Взаимодействие лазерного излучения с веществом»; «Лазерные микро- и нанотехнологии», а по магистерской программе «Лазерные биомедицинские технологии» – «Лазерные и оптические технологии в биомедицине» и «Оптика биоткани».

Следует особо отметить, что к работе по разработке учебно-методических материалов модулей привлекаются как специалисты других кафедр ИФФ (электроники, компьютерной теплофизики и энергофизического мониторинга), так и научно-исследовательских институтов (например, Института лазерной физики НПК ГОИ им. С. И. Вавилова) и лазерно-технологических компаний ( например, Северо-западного регионального Центра лазерных технологий, ООО «Лазерные технологии» и др.).

Одной из важных задач является переоснащение научно-лабораторной базы участников проекта, создание новых лабораторий и модернизация уже существующих. Планируется, что обобщающей организационной структурой будет Международный научно-образовательный центр (НОЦ) «Лазерные микро- и нанотехнологии» («Education in Laser Micro- and Nanotechnologies»), ориентированный на подготовку отечественных и зарубежных студентов, повышение квалификации специалистов по лазерным микро- и нанотехнологиям. НОЦ будет включать научно-учебные лаборатории лазерной микро- и нанотехнологии, нанотехнологий и наноматериалов в лазерной биомедицине, лазерных информационных и технологических систем.

В 2008 г. планируется завершение работ по созданию центра лазерных технологий реставрации произведений культуры и искусства для развития в университете нового и очень перспективного направления лазерных технологий.

Выпускница кафедры ЛТБМО 2007 г. м.н.с. Е. П. Жолобова за обработкой данных по воздействию лазерных импульсов на биоткань.

Обучение студентов основам компьютерного моделирования физико-технических процессов при разработке лазерных технологий и систем будет выполняться на базе новой межкафедральной учебной лаборатории – компьютерного класса. Для формирования научно-практических навыков по созданию и обслуживанию лазерных информационных и технологических комплексов, включая электронные системы, системы микропроцессорного управления, системы управления тепловыми режимами лазерных комплексов на кафедрах электроники и компьютерной теплофизики будут созданы специальные учебно-научно-производственные лаборатории.

Существующие лаборатории по лазерной технике и когерентной и нелинейной оптике подвергнутся глубокой реорганизации и будут переоснащены современными регистрирующими и измерительными приборами. Основной акцент будет сделан на внедрение в учебный процесс современных типов твердотельных малогабаритных лазеров с накачкой полупроводниковыми диодами. Предполагается введение новых лабораторных работ на базе применения фемтосекундых и волоконных твердотельных лазеров.

Важное место в работе по развитию лазерных технологий и систем отводится организации и проведению международных научных конференций. В июне 2007 г. нашим университетом была проведена Международная конференция «Фундаментальные основы лазерных микро и нанотехнологий». Конференция была поддержана Российским фондом фундаментальных исследований, Институтом общей физики Р Н, European Office of Aerospace Research & Developemnt, SPIE и рядом других организаций.

Всего на конференцию было заявлено 150 докладов, из них половина зарубежных. Дальнее зарубежье было представлено участием наиболее известных в этой области ученых из 25 стран, в том числе США, Японии, Германии, Франции, Италии и др. Ближнее – докладчиками из Украины, Белоруссии, Литвы, Латвии и Узбекистана. От Росси в конференции приняли участие представители Москвы, Санкт-Петербурга, НижнегоНовгорода, Екатеринбурга, Новосибирска и др.

Первый год выполнения задач по направлению «Лазерные технологии и системы» уже практически закончился и можно подвести некоторые итоги. Прежде всего, следует отметить отличную работу членов рабочей группы: профессоров А. С. Митрофанова, Е. Б. Яковлева, доцента С. А. Смирнова. Большой вклад, и это особенно радует, внесли наши молодые коллеги – доценты Н. Н. Марковкина, А. А. Петрова, А. Е. Пушкарева.

План закупок современного оборудования на 2007 г. выполнен полностью. Полным ходом идет ремонт помещений научно-учебных лабораторий. Сданы в дирекцию программы, разработанные для моделирования лазерных систем и взаимодействия оптического излучения с биотканью. Завершаются работы, запланированные на этот год, по формированию УМК модулей дисциплин новых магистерских программ.

Не все проблемы, возникающие при выполнении инновационной программы, решаются легко. Но все мы приобретаем бесценный опыт и знания реализации крупных научно-образовательных проектов, которые несомненно необходимы для внедрения инноваций в университете, в том числе и в области лазерных технологий и систем.