Кафедра фотоники и физики микроволн

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 7 докторов и 15 кандидатов наук. В лабораториях и филиалах ведутся интереснейшие исследования мирового уровня по проблемам фотоники и микроволновой физики.

Фотоника вошла в науку сравнительно недавно. 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). Можно привести 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 со многими научными центрами в России и за рубежом. 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 годы они побывали во многих городах России и других стран.

Широкий диапазон научных исследований подкрепляется множеством лекционных курсов по фотонике и физике микроволн. Кафедра читает годовой базовый курс "Теория волн" для студентов отделения радиофизики.

Ежегодный набор на 3-й курс – около 8 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 и различных фондов. 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

Фотонные кристаллы, метаматериалы, плазмоника

Нелинейная оптика

Магнитооптика

Акустооптика