Научная
деятельность
Университет ИТМО

Посадочные глиссадные огни, новая техника для медицины и устройства для технологии Li-Fi: разработки Университета ИТМО, которые уже готовы выйти на рынок

С 4 по 8 июня в Петербурге проходит Второй международный конгресс «Lasers&Photonics», объединивший 1500 ученых, исследователей, инженеров и представителей индустрии, занимающихся фотоникой, лазерной физикой и квантовыми коммуникациями. Конгресс включает в себя линейку профильных мероприятий, в том числе международную конференцию «Оптика лазеров» (ICLO-2018), ежегодный симпозиум по нанофотонике и метаматериалам, школы для молодых ученых и другие. Одним из ключевых событий является выставка, где в этом году свои разработки представили компании из России, Беларуси, Литвы и Японии, а также Университет ИТМО, продемонстрировавший приборы, разработанные совместно с крупными индустриальными партнерами. Голографические нанокомпозиционные материалы, устройства для технологии Li-Fi, новые инфракрасные фотоприемники для высокоскоростных волоконно-оптических линий связи — о разработках, которые уже готовы выйти на рынок, в материале ITMO.NEWS.

Второй международный конгресс «Lasers&Photonic» — одно из наиболее масштабных событий в области фотоники, лазерной физики и квантовых коммуникаций, которое проводится в Восточной Европе. Конгресс проходит при поддержке программы 5-100 и объединяет линейку профильных мероприятий, среди которых международная конференция «Оптика лазеров» (ICLO-2018), ежегодная международная конференция «Дни дифракции», ежегодный симпозиум по нанофотонике и метаматериалам, школа для молодых ученых «Перспективные материалы для фотоники», конференция «Фотонные коллоидные наноструктуры: синтез, свойства и применения», летняя школа по нанофотонике и метаматериалам, а также выставка.

Открытие конгресса состоялось 4 июня в Петербурге, на пленарном заседании выступили ученые из крупнейших мировых научных центров — Ясухико Аракава (Yasuhiko Arakawa), директор Института нано-квантовой электроники в Университете Токио, Роберт Файденханс (Robert Feidenhans), руководитель проекта XFEL — рентгеновского лазера на свободных электронах, и Моти Седжев (Mordechai (Moti) Segev), профессор физики в Израильском технологическом институте Технион, которые рассказали о прогрессе в использовании квантовых точек для лазеров, новых возможностях для развития науки и другом (подробности можно прочитать в нашем материале).

Выставка, которая стартовала 5 июня, объединила компании, работающие в крупных сегментах мирового рынка фотоники, из России, Беларуси, Литвы, Финляндии и Японии. Здесь были представлены разработки таких компаний, как Special Systems. Photonics LLC (Россия), Solar Laser Systems (Беларусь), Fedal (Россия), Optogear OY, (Финляндия), Maiman Electronics LLC (Россия), QD Laser, INC (Япония), Tydex LLC (Россия) и других, а также состоялась серия презентаций от экспертов.

Собственные разработки в рамках выставки представил и Университет ИТМО. Как подчеркивает Александр Атращенко, советник проректора по науке Университета ИТМО, все представленные приборы и системы разрабатывались совместно с индустриальными партнерами и уже готовы выйти на рынок.

«Конгресс “Оптика и фотоника”, частью которого является конференция “Оптика лазеров”, организуется Фондом содействия лазерной физике и Университетом ИТМО. Участвуя в выставке, в этом году вуз поставил задачу максимально показать взаимодействие с индустрией, представить те научные разработки, которые уже внедряются благодаря нашим индустриальным партнерам в промышленность. Здесь представлен прибор, разработанный совместно с компанией “ЛОМО”, причем это уже серийное изделие, также представлены разработки уровня готовности технологий: системы для Li-Fi, фотоприемники, посадочные глиссадные огни — это все то, что уже идет в направлении бизнеса и создания высокотехнологичной продукции», — комментирует он.

Александр Атращенко
Александр Атращенко

Мультиспектральные аналитические приборы для медицины

Совместно с компанией «ЛОМО» и в рамках гранта Министерства образования и науки ученые университета разработали линейку мультиспектральных аналитических приборов. Это новое поколение световых микроскопов для медицины. С помощью прибора, который является автоматизированным, можно проводить анализ крови и любых биологических объектов по разным показателям. Как отмечают разработчики, в дальнейшем планируется расширить спектр исследований.

Еще одна ключевая особенность разработки — цифровая визуализация: приборы позволяют выводить изображение с микроскопа на мониторы и в дальнейшем обрабатывать его с помощью какой-либо информационной системы. Прибор взаимодействует с информационными сетями, им можно управлять удаленно, а также проводить конференции и, например, консультировать специалистов, которые находятся в удаленных медицинских учреждениях.

В линейку устройств входит три вида приборов — учебный, базовый и экспертный, каждый из которых предназначен для разных потребителей и разного круга задач. Приборы различаются набором объективов, а также возможностями для исследования различных образцов.

Выставка в рамках «Lasers&Photonics»
Выставка в рамках «Lasers&Photonics»

«Основное достоинство разработки — это автоматизация и визуализация. Почему это важно? Бывают такие случаи, когда, например, один врач что-то видит в аппарате, а другой этого не видит. Чтобы можно было коллегиально разрешить эту проблему и точно поставить диагноз, необходимо, чтобы изображение могли детально исследовать несколько человек. В нашем случае это возможно, кроме того, изображение можно передать по защищенным каналам Сети», — рассказывает Вячеслав Лебедев, ведущий инженер АО «ЛОМО».

Прибор был создан в прошлом году, в этом году команда разработчиков завершает его предсерийные испытания, а в следующем году он будет готов поступить на рынок. Как отмечает Вячеслав Лебедев, компания уже получила предзаказы на эту технику со стороны ряда медицинских учреждений.

Посадочные глиссадные огни и нанокомпозиционные голограммы

Глиссадные огни предназначены для указания визуальной глиссады планирования. Иными словами, когда самолет садится, пилот видит определенные метки, по которым он выравнивает угол глиссады и может безошибочно совершить посадку. В крупных аэропортах мира используется соответствующее стационарное оборудование, однако оно имеет крупные габариты и ограниченную мобильность. В Университете ИТМО разработали малогабаритный и мобильный прибор, который можно использовать в том числе на временных аэродромах. Это может быть необходимо, например, для самолетов МЧС, которым зачастую требуется садиться не только на крупных стационарных аэродромах.

Выставка в рамках «Lasers&Photonics»
Выставка в рамках «Lasers&Photonics»

Аппаратура, разработанная учеными кафедры информационных технологий топливно-энергетического комплекса (ИТТЭК) Университета ИТМО, основана на голографических принципах формирования синтезированного изображения несколькими связанными голограммами. Таким образом, при нахождении летательного аппарата на угле глиссады, летчик видит огонь посередине линейки, а также может корректировать угол — при уходе вверх от угла глиссады видимый летчику огонь смещается вверх, при уходе вниз — соответственно, вниз.

Еще одна технология, работа над которой ведется на кафедре, — голографический нанокомпозиционный материал, одно из перспективных применений которого — изготовление документов и более надежная их защита.

Материал представляет собой фоточувствительную мономерную композицию и может содержать различные красители и наночастицы. Принцип записи основан на перераспределении материала под действием излучения. Сейчас существует большое количество материалов для защитных голограмм, однако этот материал, работа над которым ведется в различных научных центрах мира, имеет ряд преимуществ, рассказывает Антон Быков, студент кафедры лазерных технологий и систем Университета ИТМО.

«В первую очередь, его крайне сложно подделать. Представим, что он записан на бумаге. Соответственно если кто-то захочет сфальсифицировать продукцию и снять его, то у него вряд ли получится: голограмма плотно сидит на бумаге и буквально впитывается в нее, — говорит Антон Быков. — Одно из его перспективных применений — защита документов. Кроме того, допустим, вы можете нанести на пластиковую карту QR-код, он не будет виден глазу, однако может считываться с помощью специальных устройств, после чего вы можете видеть всю информацию, которая там закодирована. Таким образом, материал может отлично применяться и в пропускных системах. Мы проверяли его на стабильность и доказали, что этот показатель очень высокий: материал выдерживает высокую влажность, достаточно высокие температуры, невосприимчив к трению. Поэтому мы видим перспективы в применении этого материала и продолжаем проводить исследования».

Высокоскоростной двусторонний беспроводной канал связи по технологии Li-Fi

Совместно с компанией «О2 Световые системы» специалисты Университета ИТМО разрабатывают и устройства для технологии Li-Fi. «Li-Fi» («Light Fidelity») — это технология в которой передача данных по беспроводной сети происходит не с помощью радиочастотного сигнала, а с помощью света в видимом диапазоне длин электромагнитных волн. Работает система следующим образом: источником сигнала служит обычный светодиод, он мерцает с высокой скоростью, излучая импульсы света на фотоприемник. Фотоприемник декодирует эти импульсы света в электрический сигнал, который, в свою очередь, расшифровывается в цифровые данные. Таким образом, светодиод и фотоприемник чем-то похожи на трансмиттеры: есть свет – это единица, нет света – это ноль. Для человека такой способ передачи данных незаметен: мерцание в светодиодах слишком быстро, чтобы мы могли его увидеть.

На выставке в рамках конференции «Оптика лазеров» в зоне Университета ИТМО был представлен прототип клиентского и ведущего модуля для работы в сети Li-Fi. Как отмечает Эмиль Гареев, аспирант кафедры световых технологий и оптоэлектроники Университета ИТМО, сейчас в университете совместно с компанией «О2 Световые системы» продолжается работа по изготовлению готовых приборов, предназначенных для встраивания в обычную светотехнику и организацию оптической связи.

Эмиль Гареев
Эмиль Гареев

«Одно из главных преимуществ этой технологии перед Wi-Fi — это безопасность. Сигнал, который передается в Li-Fi сети, нельзя перехватить вне помещения, в отличие от Wi-Fi, который спокойно взламывается извне. Кроме того, эту технологию можно использовать в тех сферах, где нельзя использовать Wi-Fi, это, например, больницы, самолеты или какие-либо объекты под водой. Это нельзя назвать полной альтернативой Wi-Fi, однако Li-Fi можно использовать для разгрузки существующих Wi-Fi сетей», — комментирует Эмиль Гареев.

Кроме того, на стенде университета были представлены новые инфракрасные фотоприемники для высокоскоростных волоконно-оптических линий связи и другие разработки.