О работе научно-образовательного направления «Фотоника и оптоинформатика» инновационной образовательной программы С.А. Козлов Инновационная образовательная программа 2007-2008 гг. Цель программы – развитие инновационной системы подготовки специалистов нового поколения по пяти выбранным научнообразовательным направлениям в области информационных и оптических технологий на основе качественного обновления методического, организационного, инфраструктурного и кадрового обеспечения Университета. Научно-образовательные направления • НОН 1: Технологии программирования и производства программного обеспечения • НОН 2: Встроенные вычислительные системы • НОН 3: Интегрированные компьютерные технологии проектирования и производства приборов и систем • НОН 4: Фотоника и оптоинформатика • НОН 5: Лазерные технологии и системы Исполнители работ по НОН 4 Факультет фотоники и оптоинформатики: • Кафедра фотоники и оптоинформатки • Кафедра оптоинформационных технологий и материалов • Кафедра компьютерной фотоники • Кафедра оптической физики и современного естествознания • Кафедра оптики кванторазмерных систем Факультет точной механики и технологий: • Кафедра нанотехнологий и материаловедения Инновационная образовательная программа 2007-2008 гг. • Задача 1: Разработка образовательного блока, направленного на формирование новых и качественно усовершенствованных образовательных программ. Задача 1 для НОН 4 Завершение разработки первой в России бакалаврской программы по направлению 200600 «Фотоника и оптоинформатика» и создание пяти новых магистерских программ: «Оптические материалы фотоники и оптоинформатки», «Оптические технологии передачи, записи и обработки информации», «Компьютерная фотоника», «Оптика наноструктур», «Интегрально-оптические элементы фотоники». Задача 1 для НОН 4 • Модернизация учебно-методических комплексов по модулям дисциплины бакалаврского уровня. • Создание учебно-методических комплексов по модулям дисциплины магистерского уровня № Учебно-методический комплекс Наименование 1 1. 2. 3. Объем час. МП 2 3 4 Направление 4: Фотоника и оптоинформатика Общее ядро бакалаврской и магистерской программ Оптическое материаловедение 800 5/5 Фотоника Нанотехнологии и 1100 КЛ Число элементов ЭП КЗ АД ИМ Год разработки 5 6 7 8 9 10 2/3 1/3 0/ 5 0/17 0/17 2007 1/7 4/5 5/10 0/ 7 2/24 2/24 2008 9/15 4/5 3/40 0/15 0/34 5/34 2007 1/12 0/4 0/27 0/12 0/21 1/21 2008 1/5 1/5 1/5 1/5 1/37 1/33 2007 2008 5/7 5/6 3/6 3/6 2/35 1/35 2007 600 4. Оптоинформатика 5. Магистерская программа “Оптические материалы фотоники и оптоинформатики” Конденсированные лазерные среды 100 1/3 1/1 700 2008 0/6 0/6 2007 2008 1/6 1/6 2007 2008 0/3 0/6 0/6 1/7 0/4 0/10 1/10 2/2 1/1 1/3 0/3 2/4 1/3 1/10 1/10 2007 2008 2007 2008 1/2 1/1 1/7 0/7 2007 2008 1/5 6. Волноводная фотоника 150 1/3 1/1 0/3 0/3 1/10 7. 8. Фоточувствительные и радиационностойкие материалы 100 Материалы и технологии интегральной оптики 200 1/3 1/10 1/4 9. 10. 11. 1/2 Магистерская программа “Оптические технологии передачи, записи и обработки информации” Оптические линии связи 100 2/2 2/2 Оптические системы записи, хранения, 200 обработки информации 2/3 2/2 Фемтосекундная оптика и фемтотехнологии 100 1/2 12. 1/1 Квантовая информатика и параллельные вычисления в оптике и оптоинформатике 1/1 150 2007 2008 2007 2008 2007 2/4 2/2 2/2 1/2 1/8 1/8 2008 1 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 2 3 4 5 6 Магистерская программа “Компьютерная фотоника” Компьютерные технологии фотоники и 100 оптоинформатики 2/3 1/1 1/9 Методы, приборы и системы компьютерной фотоники 150 Методы и техника цифровой голографии и томографии 150 Теория распознавания образов и спец разделы компьютерной фотоники 150 1/3 1/3 1/3 1/1 1/1 1/1 1/7 1/4 1/4 Магистерская программа “Оптика наноструктур” Современная физика и оптика твердого 200 1/3 1/1 1/1 тела, оптика полупроводников, диэлектриков и металлов Физика и технология гетероструктур, оптика квантовых наноструктур 150 Техника физического эксперимента в системах с пониженной размерностью 100 Наноструктуры в электронике, оптоинформационных системах, биологии и медицине 100 7 8 0/3 0/5 0/3 0/3 0/8 0/8 0/3 0/8 1/1 0/15 9 10 0/5 2007 2008 0/7 2007 2008 0/7 2007 2008 0/7 2007 2008 0/15 2007 2008 1/3 1/1 1/1 1/1 0/8 0/8 2007 2008 1/3 1/1 1/1 1/1 0/5 0/5 2007 2008 1/3 1/1 1/1 1/1 0/0 0/0 2007 2008 0/1 0/1 1/1 2007 2008 Магистерская программа “Интегрально-оптические элементы фотоники” Оптические полимеры и нанокомпозиты 200 1/1 1/1 1/1 1/1 1 22. 23. 24. 2 Полимерные планарные элементы фотоники 3 4 5 6 7 8 9 10 150 1/2 1/2 1/2 1/1 1/2 0/1 2007 1/1 2008 Технологии спектрального мультиплексирования для оптической связи 100 Применение элементов фотоники в специальной аппаратуре 100 ИТОГО 23 модуля по направлению 4 5950 1/1 1/1 1/1 1/1 0/1 0/1 2008 1/1 1/1 1/1 1/1 1/1 1/1 2008 23/45 18/22 11/54 7/ 36 3/ 110 6/ 109 2007 20/59 21/31 24/11 2 8/ 54 11/ 175 2008 10/ 176 МОДУЛЬ ДИСЦИПЛИН бакалаврской подготовки «ОПТОИНФОРМАТИКА» Модуль дисциплин «ОПТОИНФОРМАТИКА» Дисциплины: 1. 4. 5. Подготовлено: Основы оптоинформатики Печатные издания 2. Прикладная голография Электронные издания 3. Оптические технологии искусственного интеллекта Общий объем модуля Технологии программирования 700 часов Моделирование оптических Аудиторные занятия материалов и процессов 175 часов Нелинейная оптика Самостоятельная работа 6. 525 часов «ОПТОИНФОРМАТИКА» Печатные виды УМК 1350 страниц печатных материалов для 10 учебно-методических пособий: 6 УМП по дисциплинам направления ФиОИ 3 УМП для выполнения экспериментального практикума 1 методическое указание по выполнению курсовых и дипломных работ В рамках выполнения УМК проведено рецензирование материалов ведущими специалистами ИТМО «ОПТОИНФОРМАТИКА» Электронные виды УМК 750 слайдов презентаций размещены для электронных лекционных в системе курсов ЦДО и используются в текущей учебной деятельности кафедры «ОПТОИНФОРМАТИКА» Электронные виды УМК 2100 тестовых вопросов размещены в системе ЦДО, тестирование по которым введено в учебный процесс кафедры с первого семестра 2007/08 учебного года. Студенты 4-го курса факультета ФиОИ на тестировании в компьютерном классе кафедры. 35 виртуальных лабораторных работ №2 Дифракция №4 Лазеры: Синхронизация мод №3 Лазеры: порог генерации и плотность фотонов «Оптоинформатика» - электронные виды УМК 35 видеорядов, сопровождающих лекционные курсы Изменение интенсивности нулевого и дифрагированного пучков при увеличении толщины голограммы Регистрация голограммы по методу Ю.Н. Денисюка регистрирующая среда объект W – освещающая R волна источник излучения W 0 – объектная волна T ; 0,5p Соосное направление интерферирующих пучков При фиксированном угле между пучками период определяется длиной волны «ОПТОИНФОРМАТИКА» Электронные виды УМК ГЛОССАРИЙ – более 350 терминов «ОПТОИНФОРМАТИКА» Электронные виды УМК ГЛОССАРИЙ – более 350 терминов В результате выполнения УМК для модуля дисциплин бакалаврской подготовки «Оптоинформатика»: 1. 2. 3. Введены новые формы работы преподавателей кафедры ФиОИ со студентами: тестирование, проведение виртуальных лабораторных работ. Повышен уровень и улучшено качество учебнометодической работы преподавателей: сопровождение лекций видеорядами, презентациями, использование глоссария. Созданы условия для возможности внедрения модульной системы обучения студентов. В создании УМК принимали участие более 30 сотрудников, преподавателей, студентов кафедры ФиОИ Инновационная образовательная программа 2007-2008 гг. • Задача 2: Разработка блока интеграции образования, науки и инновационной деятельности Задача 2 для НОН 4 • Создание научно-образовательного центра по проблемам оптической томографии и цифровой голографии; • Модернизация регионального учебно-научного центра «Методы и средства нанодиагностики и наномодификации материалов» и центра фемтосекундной оптики и фемтотехнологий; • Создание учебной лаборатории НИИ оптоинформатики по компьютерному моделированию оптических материалов и процессов, лаборатории компьютерного моделирования и параллельных вычислений в оптоинформаткие, учебно-научной лаборатории «Оптические свойства полупроводников, диэлектриков и металлов», учебно-научной лаборатории «Оптика квантовых наноструктур», учебно-научной лаборатории по технике физического эксперимента; • Модернизация учебной лаборатории оптических технологий искусственного интеллекта и учебной лаборатории оптоинформатики; Задача 2 для НОН 4 • • • • Создание учебного опытно-производственного участка НИИ оптоинформатики по формообразованию оптических поверхностей и обработке оптических материалов, учебно-технологического участка формирования и тестирования полимерных интегрально-оптических структур; Модернизация учебного опытно-производственного участка НИИ оптоинформатки «Синтез оптических материалов», учебного опытно-производственного участка НИИ оптоинформатки по формированию элементов фотоники; Организация и проведение регулярных (ежегодных) международных школ и конференций, в том числе в 2007 году – 5-й Международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика 2007», 6-й встречи студенческих отделений SPIE, в 2008 году – 2-й Международный научной конференции «Optical Sensing and Artificial Vision 2008», 5-го Международного оптического конгресса «ОПТИКА XXI век», включающего школу молодых ученых и специалистов «Оптика-2008», конференцию «Оптоинформатика-2008», 7-ю встречу студенческих отделений SPIE, конференцию «Фундаментальные проблемы оптики - 2008»; Создание инфраструктуры ресурсного обеспечения регулярных международных конференций, молодежных школ и научно-практических семинаров, интегрированной с данным научно-образовательным направлениям. Лаборатория высокотемпературного синтеза оптических материалов кафедры ОТиМ Закупка платиновых варочных комплектов для высокотемпературного синтеза стекол – тигли, проволока и мешалки Лаборатория низкотемпературного золь-гель синтеза нанокомпозитов на кафедре ОТиМ Закупка микроволновой автоклавной системы Лаборатория по прецизионной механической обработке оптических материалов на кафедре ОТиМ Закупка станков по раскрою, шлифовке и полировке оптических материалов Лаборатория голографии кафедры ОТиМ Закупка гелий-кадмиевого лазера для записи голограмм Студент 4-го курса работает с системой спектральной томографии Учебный интерферометр Майкельсона, оборудованный видеокамерой Цветная цифровая голография Зеленый Цветной Красный Оборудование Суперлюминесцентный диод Цифровой микроскоп Волоконный спектрометрmeter Новое научное оборудование основа выполнения диссертаций и дипломов на современном уровне Аспирант Фокина М.И. и студент Шекланова Е.Б. настраивают лазерный литограф. Проведение голографического эксперимента студентами Линейка технологических приборов для нанесения тонких пленок Студенты проводят исследование нелинейнооптических свойств наностеклокерамики Лаборатория центра фемтосекундной оптики и фемтотехнологий Лаборатория параллельных вычислений в нанофотонике и оптоинформатике Инновационная образовательная программа 2007-2008 гг. • Задача 3: Разработка кадрового блока, обеспечивающего повышение научнопедагогического потенциала и мотивации активности сотрудников Связи с представителями промышленности и зарубежных ведущих университетов Демонстрирация установки терагерцовой спектроскопии Российским заказчикам – получен Госконтракт «Досмотр-Д» на 9 млн. руб. Известный ученый в области физики лазеров проф. Anne Tropper (Университет Саутгемптон Великобритания) в лаборатории Известный ученый проф. Isabelle LedouxRax (Франция), приглашенный в рамках Инновационной программы проводит доклад на семинаре Профессор И.Ю. Денисюк перед научным докладом в Саутгемптоне Магистрантка Е.Буяновская представляла наш Университет в Сан-Диего США РЕЗУЛЬТАТЫ РЕАЛИЗАЦИИ ИННОВАЦИОННОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ ВУЗА ПО НОН 4 «ФОТОНИКА И ОПТОИНФОРМАТИКА» Таблица 1. Количество участников и партнеров реализации научно-образовательных направлений Программы Участники и партнеры реализации Программы НОН 4 1 Кафедры и научные подразделения университета 9 2 Довузовские структуры 3 3 Российские университеты 5/5 4 Зарубежные университеты 13/15 5 Институты и организации РАН 5/5 6 Санкт-Петербургские компаниипартнеры 13 7 Российские компании-партнеры 6 8 Зарубежные компании-партнеры 7/12 9 Российские и зарубежные фонды и организации 10/6 Таблица 2 Итоги реализации образовательного блока по научно-образовательным направлениям Достигнутые количественные показатели Компетентностные модели выпускников Магистерские программы Инновационные учебнометодические комплексы Методические и/или учебные пособия Конспекты лекций и/или семинарских занятий Электронные презентации курсов Комплекты контрольных заданий и тестов Анимированные учебные демонстрации Интерактивные модели с сетевым доступом НОН 4 Годы 6/12 2007 2008 6/11 2008 23/ 25 2007 2008 23/41 2007 20/43 2008 18/20 2007 21/24 2008 11/51 2007 24/63 2008 7/35 2007 8/47 2008 3/57 2007 10/129 2008 6 - 2007 11- 2008/88 2007 Таблица 3 Количественные показатели итогов реализации блока интеграция науки, образования и инновационной деятельности Достигнутые количественные показатели НОН 4 Годы Разработка программных продуктов Закупаемые программные продукты Создание центров, лабораторий и участков Модернизация центров, лабораторий и участков 1/3 1/1 3/10 9/10 -8/6 6/4 Конференции и семинары 5/20 7/22 80/172 100/250 40/86 50/152 2/1 3/2 2007 2008 2007 2008 2007 2008 2007 2008 2007 2008 2007 2008 2007 2008 2007 2008 25/3 2008 Доклады и статьи Доклады и статьи студентов Интернет-представительства, кол. Договора с предприятиями на целевую подготовку, кол. Достигнутые количественные НОН 4 показатели Трудоустройство 90 выпускников, процент Студенты, участвующие в 90 НИР, процент Магистерские диссертации, выполненные 100 в рамках НИР, процент Доля СРС в учебном процессе, (не менее) 75 процент Годы 2008 2008 2008 2008 Выводы: • Инновационная образовательная программа по НОН 4 «Фотоника и оптоинформатика» выполняется успешно. • Появились новые конкурентные преимущества Университета на рынке образовательных и научных услуг.