Кафедра фотоники и физики микроволн

• Материалы о кафедре
• Общая информация о кафедре
• Научно-популярные материалы
• Темы курсовых работ для 2-го курса

Презентация (2013 г.) с общей информацией о кафедре и научных направлениях кафедры (PDF 9.81MB)

Рекламная листовка для младших курсов (2014 г.) (PDF 296kB)

Стенд (2014 г.) с информацией для младших курсов: общая информация, научные направления, сотрудники, лаборатории, жизнь на кафедре, контактные координаты (JPEG 3.6MB, PDF 3.0MB)

Кафедра была создана в 1946 г. (тогда она называлась кафедрой физики сверхвысоких частот) в связи с необходимостью подготовки для нужд страны высококвалифицированных специалистов в области радиофизики. В 1957 г. при кафедре была организована проблемная лаборатория квантовой радиофизики, в стенах которой был запущен первый на физическом факультете лазер. В настоящее время на кафедре работают 9 докторов и 20 кандидатов наук. В лабораториях и филиалах ведутся интереснейшие исследования мирового уровня по проблемам фотоники и микроволновой физики.

Фотоника вошла в науку сравнительно недавно, всего 10-15 лет назад. Однако за столь короткое время она добилась выдающихся успехов. Поэтому фотонику часто называют наукой XXI века. В ней соединяются последние достижения, полученные во многих областях физики, но в первую очередь в нелинейной оптике, лазерной физике, радиофизике и науке о метаматериалах. По существу фотоника решает те же задачи, что и электроника, только в качестве носителей информации вместо электронов используются фотоны. Это обеспечивает рекордно высокие скорости передачи и обработки информации, в том числе чисто оптическое управление лазерными пучками и импульсами. Фотоника оперирует с оптическими сигналами в трехмерных нелинейных и неоднородных структурах, используя принципиально новые методы, подходы и материалы. В качестве проводов часто применяются фотонные кристаллы - искусственные среды с периодической структурой. Фотоника базируется на изучении и применении последних достижений не только нелинейной оптики и лазерной физики, но и магнитооптики, волоконной оптики, плазмоники, акустооптики, физики наноструктур и метаматериалов. Сотрудники вместе с аспирантами и студентами изучают, в частности, закономерности преобразования частоты и локализации волн в виде солитонов. Все перечисленные выше направления представлены на кафедре (см. странички научных групп). Приведу лишь один характерный пример из фотоники. Оказывается, лазерные пучки, попадая в нелинейную среду, могут притягиваться или отталкиваться друг от друга, становится непрозрачными для других волн. Эти эффекты можно использовать для переключения каналов передачи оптической информации.

Физика микроволн - традиционное направление научных исследований на кафедре. Сюда входит разработка новых методов и способов генерации, усиления и приема электромагнитного излучения в диапазоне длин волн от радио- до терагерцового. В лабораториях при участии студентов разрабатываются новые типы релятивистских генераторов миллиметровых волн, СВЧ генераторы с поперечной группировкой электронного потока. Большой интерес вызывают работы по терагерцовой спектроскопии воды и других веществ, по воздействию микроволнового излучения низкой интенсивности на сегнетоэлектрики, биообъекты и водные растворы. Проводятся уникальные экспериментальные исследования магнитных свойств пленок и композитных наноструктур в гигагерцовом диапазоне методом ферромагнитного резонанса, эксперименты с магнитными жидкостями - взвесями магнитного порошка в органическом растворителе. Большое практическое значение имеют работы по разработке антенн для передачи энергии микроволнового излучения на большие расстояния, по построению надежных каналов оптической и радиосвязи, по изучению возникновения дислокаций фазового фронта при распространении лазерных пучков в случайно неоднородной тропосфере, по анализу пропускной способности телекоммуникационных каналов. Совместно с немецкой компанией "Rhode&Schwarz" создана специальная лаборатория по спектроскопии материалов, изучению многолучевого распространения радиоволн в городских структурах - снаружи и внутри зданий.

Кафедра сотрудничает с Институтом общей физики, Научным центром волоконной оптики и Институтом радиотехники и электроники РАН, в которых студенты могут выполнять курсовые и дипломные работы по нанотехнологиям, спектроскопии, волоконным лазерам, микроволновой электроники. Для научной работы и на конференции за рубеж выезжают аспиранты и студенты. За последние года они побывали во Франции, Испании, Румынии, Германии, Чехии, Словакии и других странах, а также в Калининграде, Санкт-Петербурге, Казани, Саратове, Самаре, Екатеринбурге, Алуште.

Признанием достижений кафедры в области подготовки кадров по физике волновых взаимодействий в нелинейных неоднородных средах является получение весьма престижного гранта Государственной поддержки ведущих научных школ России.

Широкий диапазон научных исследований подкрепляется 20 лекционными курсами по фотонике и физике микроволн. Кафедра читает годовой базовый курс "Теория волн" для студентов отделения радиофизики. Лаборатории кафедры хорошо оснащены компьютерной техникой, имеют свободный доступ к Интернет.

Кафедра фотоники и физики микроволн - одна из самых крупных на физическом факультете. Ежегодный набор на 3-й курс - 13 студентов. Студенты выбирают направление специализации и, начиная с 3-го курса, работают в научных лабораториях, где они могут заниматься экспериментом, развивать теорию и проводить численное моделирование. Многие студенты 4-го и более старших курсов являются соавторами научных статей и тезисов докладов, участвуют в выполнении научных грантов и проектов, работают лаборантами. Студенты и аспиранты получают именные стипендии МГУ, а также из фондов Потанина и "Династия". Выпускники кафедры неоднократно становились лауреатами конкурса им. академика Р.В. Хохлова на лучшую дипломную работу. Выпускники кафедры легко находят работу в России и за рубежом в научных учреждениях и в бизнесе.

См. также материалы на страницах научных групп.

Рекомендуем книгу: В.И. Белотелов, А.К. Звездин. Фотонные кристаллы и другие метаматериалы. - Библиотечка 'Квант'. Вып. 94, приложение к журналу 'Квант' ? 2/2006. - М.: Бюро Квантум, 2006. - 144 с. ISBN 5-85843-059-7

А.П. Сухоруков. Фотоника и инновации (презентация PPTX 502kB)

А.П. Сухоруков. Фотоника и инновации - часть 2 (презентация PPTX 10.1MB)

Фотонные кристаллы, метаматериалы, плазмоника

А.П. Сухоруков. Оптические периодические структуры: фотонные кристаллы и индуцированные решетки (PDF 305kB)

Т.А. Войтова. Фотонные кристаллы (PDF 352kB)

Г.Ю. Левкина. Метаматериалы с отрицательным показателем преломления (PDF 741kB)

В.А. Чекалина. Поверхностные электромагнитные волны (PDF 396kB)

А.Н. Калиш. Плазмоника (презентация PPTX 2.95MB)

Н.Е. Хохлов. Локализация электромагнитного поля в плазмонных кристаллах, содержащих магнитные и полупроводниковые слои (презентация PDF 8.5MB)

Н.Е. Хохлов. Усиление обратного эффекта Фарадея в плазмонных структурах (презентация PDF 8.84MB)

Нелинейная оптика

А.П. Сухоруков. Явление полного внутреннего отражения света в линейных и нелинейных средах (PDF 529kB)

А.П. Сухоруков. Солитоны в оптике и бозе-эйнштейновском конденсате (PDF 488kB)

С.В. Сазонов. Оптические солитоны: от нано- до фемтосекундных длительностей (PDF 219kB)

С.В. Сазонов. Несколько слов о нелинейной фемтосекундной нанооптике (PDF 100kB)

С.В. Сазонов. Оптические методы генерации терагерцового излучения и субтерагерцовая акустика твердого тела (PDF 314kB)

С.В. Сазонов. О квантовом описании движения электрона в магнитном поле и сопутствующих физических эффектах (презентация PPTX 317kB)

А.А. Гуляев. Дифракция на оптически индуцированных неоднородностях (PDF 845kB)

Г.М. Стеркин. Взаимодействие оптических пучков в нелинейных средах (PDF 395kB)

Н.С. Торбенков. Медленный свет (PDF 220kB)

Магнитооптика

В.И. Белотелов. Как управлять светом с помощью магнитного поля (PDF 860kB)

В.И. Белотелов. Магнитофотоника: управлять светом с помощью магнитного поля (презентация PPTX 8.74MB)

А.Н. Калиш. Особенности оптических свойств одномерных магнитных фотонных кристаллов (презентация PPTX 609kB)

Акустооптика

Г.А. Князев. Акустооптика (презентация PPTX 13.8MB)

Физика нелинейных волн и фотоника

проф. Сухоруков Анатолий Петрович (комн. 2-59, )

• Управление светом с помощью света.
• Свойства и применения оптических импульсов с малым числом осцилляций поля.
• Распространение волн в метаматериалах с отрицательным или нулевым показателем преломления.
• Оптический бильярд.

с.н.с. Калинович Алексей Андреевич (комн. 4-68, )

• Свойства лазерных пучков с фазовыми дислокациями.

доц. Белотелов Владимир Игоревич (комн. 4-64, )

• Магнитные фотонные кристаллы и управление светом с помощью магнитного поля.
• Поверхностные плазмон-поляритоны и их применение в интегральной оптике.
• Оптические и магнитооптические свойства перфорированных металлических нанопленок.

доц. Князев Григорий Алексеевич (комн. 2-60, )

• Акустооптика как метод управления светом.
• Зеркала, линзы и волноводы, индуцированные лазерными пучками.

доц. Захарова Ирина Гургеновна и Марченко Владимир Федорович, ст. преподаватель Комиссарова Мария Валентиновна, н.с. Полякова Ирина Юрьевна (комн. 4-61, , , )

• Распространение волн различной физической природы в периодических структурах.
• Брэгговская дифракция в одномерных и двумерных фотонных кристаллах.
• Туннелирование электромагнитных импульсов в фотонных кристаллах.

с.н.с. Цысарь Сергей Алексеевич (комн. 2-60, )

• Акустооптическая визуализация акустических полей. Шлирен-метод.
• Микроволны в акустике: воздушный ультразвук.

Физика микроволн

доц. Саввин Владимир Леонидович (комн. 4-60, )

• Беспроводная передача энергии, проблемы и перспективы.
• Поперечно-волновые процессы в электронных и ионных потоках.

с.н.с. Казарян Гоар Мартиросовна (комн. 4-60, )

• Нантенны: от выпрямления микроволн к выпрямлению света.
• Проектирование нантенн и применение для преобразования электромагнитных волн.

доц. Гапочка Михаил Германович (комн. 2-53, )

• Воздействие микроволн на биологические объекты.

с.н.с. Овчинникова Галина Ивановна (комн. 2-65, )

• Физические модели диэлектрической поляризации.
• Микроволновые свойства сегнетоэлектриков.
• Пьезо-, пиро- и сегнетоэлектричество в живой природе.

доц. Алешин Юрий Константинович (комн. 4-65, )

• Процессы преобразования солнечной энергии. Фотовольтаика.
• Принципы применения программируемых микроконтроллеров.
• Сенсоры на основе пьезокварцевых резонаторов.
• Исследование динамических процессов на поверхности раздела сред радиофизическими методами.

проф. Пирогов Юрий Андреевич (комн. 2-65, )

• Микроволновый тепловизор для видения сквозь оптически непрозрачные среды. Физические основы и применения.
• Магнитно-резонансная томография (МРТ) как способ интроскопии in vivo и как активное радиовидение.
• Визуализация молекул в живых системах с помощью МРТ.

проф. Козарь Анатолий Викторович (комн. 2-77, )

• Интерференция некогерентных электромагнитных волн.
• Микроволновая модуляция света в полупроводниках.

Распространение электромагнитных волн

доц. Королев Анатолий Федорович, с.н.с. Захаров Петр Николаевич (комн. 2-55, 4-77, )

• Распространение радиоволн в лабиринтах.
• Цифровая беспроводная связь.
• Программируемые логические интегральные схемы.
• Терагерцовый диапазон спектра: между светом и микроволнами.
• Микроволновая фотоника и квазиоптическая электроника.

в.н.с. Арсеньян Татьяна Ишхановна (комн. 5-64, )

• Дифракталы на оптических трассах и их наблюдение.
• Микростатистика открытых оптических каналов.

н.с. Волков Олег Юрьевич (комн. 5-64, )

• Диффузное ионосферное отражение КВ сигнала.
• Физика возмущенной ионосферы.

доц. Сухарева Наталия Александровна (комн. 2-78, )

• Нелинейная динамика дискретных систем.
• Фрактальная размерность для оптической трассы.