Теория и практика: взаимное проникновение

ИАиЭ СО РАН проводит фундаментальные исследования, результаты которых находят практическое воплощение уже сегодня

Институт автоматики и электрометрии СО РАН, один из первых в Сибирском отделении, имеет свою специфику — расширенную тематику исследований — и этим существенно отличается от монотематических научных учреждений. В ИАиЭ СО РАН развивают несколько направлений, по которым проводят как фундаментальные исследования, так и работы, приводящие к практическому результату.

Основные направления деятельности Института — это актуальные проблемы оптики и лазерной физики, фундаментальные основы лазерных и оптических технологий, включая обработку и модификацию материалов, формирование микро- и наноструктур, диагностику и прецизионные измерения. Почти 40 процентов его научных сотрудников занимаются исследованиями в области информационных технологий. Ведутся также работы в наноэлектронике, нанофотонике и других отраслях.

Сочетание фундаментальной и прикладной науки обеспечивает взаимное проникновение и совместное решение задач, а результаты работ находят применение в приборостроении, электронике, робототехнике, информационных технологиях, энергетике и электротехнике, машиностроении, оптике и лазерной технике, химической промышленности, защите окружающей среды, медицине и здравоохранении.

Лазеры: большие перспективы
Результаты работ и их воплощение получили признание не только в России, но и в мире. Так, исследования по созданию высокоэффективного волоконного лазера со случайной распределенной обратной связью вошли в обзор Physics Reports и список основных достижений по оптике в 2014 году по версии OSA, отмечены в качестве одного из двух достижений по лазерам в 2014 году: Optics and Photonics News, 2014, N12 (Optics in 2014). Учеными предложена и реализована новая, максимально простая и эффективная схема волоконного ВКР-лазера со случайной распределенной обратной связью, которая имеет большие перспективы для создания низкокогерентных лазерных источников большой мощности в новых спектральных диапазонах с широкими возможностями применений.

Сотрудниками Института создана и принципиально новая технология — ультрадлинные волоконные лазеры для телекоммуникаций. Это источники излучения нового типа, активной средой в них является обычное телекоммуникационное оптоволокно, длина которого практически не ограничена. На этой основе могут быть созданы системы высокоскоростной передачи информации на огромные расстояния без промежуточных усилителей.

Большой интерес в мире вызвали разработанные в Институте новые типы поверхностных плазмонных нанолазеров с оптической накачкой — спазеры. Они состоят из металлических наночастиц (как правило, золота или серебра), окруженных нанооболочками, содержащими усиливающую среду — молекулы красителя или полупроводниковые квантовые точки. Их применение сулит значительный прорыв в развитии и использовании низкотоксичных, безопасных для живого организма наноспазеров как сверхъярких внутриклеточных меток для визуализации, обнаружения и уничтожения раковых клеток в крови.

Учеными Института разработаны оригинальные лазерные фемтотехнологии и системы точной микрообработки для формирования сложных технологических структур на поверхности любой конфигурации и практически любого состава, включая хрупкие материалы, без микротрещин и сколов, а также маркирование изделий с высокой степенью защищенности от несанкционированного копирования. Особенность таких устройств — высокая субмикронная точность в сочетании с большой скоростью обработки (метры в секунду).

Непрерывно ведутся работы по усовершенствованию дифракционных оптических элементов и компьютерно-синтезированных голограмм на основе созданных в Институте технологии и оборудования для их изготовления. И технология, и оборудование имеют мировой приоритет.

Новейшие информационные технологии
В Институте развиваются исследования в области управления сложными динамическими объектами: систем автоматического управления беспилотными летательными аппаратами нетрадиционных конструкций и автономными роботами. Разработана автоматизированная система диспетчерского управления (АСДУ), предназначенная для использования как в обычных условиях, так и на объектах повышенной опасности. На ее основе создана и успешно введена в эксплуатацию АСДУ движением поездов в Новосибирском метрополитене. 23 марта 2012 года завершена модернизация всех станций. По многим параметрам эта система является уникальной и не имеет аналогов в России.

Разрабатывается программно-алгоритмический комплекс анализа данных мониторинга поверхности Земли и околоземного пространства, с целью предотвращения и ликвидации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера и для извлечения из них максимума информации, что важно при решении научно-прикладных задач в интересах обеспечения безопасности государства, экологического контроля и рационального природопользования.