«Да будет свет!» – такой девиз впору адресовать ближайшему будущему. Нет, речь идет не об обычных лампочках. Лампочки – освоенный этап. Речь идет о свете в физическом смысле, способном дать человеку новейшие, «фантастические» образцы техники. Мы говорим сейчас о таком замечательном научном направлении, как фотоника. Сегодня у ученых есть все основания утверждать, что «фотонные» технологии – это как раз то, что уже сейчас во многом определяет очередной прогрессивный скачок в техническом развитии.
Далеко не случайно, что на прошедшем в НГУ XVII «Семинаре-конференции Проекта 5-100» вопросам фотоники была посвящена отдельная сессия. Один из спикеров – заведующий Отделом лазерной физики и инновационных технологий НГУ, доктор физико-математических наук Сергей Кобцев – прямо сформулировал название своего доклада: «Будущее – за фотоникой». И надо признаться, что для человека, до того непосвященного в данную тему, озвученные в докладе цифры и факты прозвучали как откровение.
В настоящее время, – пояснил Сергей Кобцев, – термин «фотоника» охватывает огромную область наук и технологий, связанных с использованием светового излучения, или потока фотонов. Сюда входят: оптика, лазерная физика, квантовая электроника, спектроскопия, оптоинформатика, оптоэлектроника, квантовые технологии, оптическая метрология, голография, солнечная энергетика. Сюда же можно включить биофотонику, нанофотонику, радиофотонику, сенсорную фотонику. Охват, как видим, очень широк.
Собственно, для многих из нас фотоника – далеко не абстракция. Она всё больше и больше входит в нашу жизнь. Давайте вспомним простой факт. Так, еще тридцать лет назад мы вовсю пользовались виниловыми пластинками, пока однажды не перешли на оптические диски. И разве новая техника не казалась нам в то время фантастикой, когда о ней появились первые сообщения? Вот вам конкретная область применения фотоники, напрямую связанная с цифровой революцией. Сегодня 15% рынка фотонных технологий связано с производством оптических дисков, ставших популярным средством хранения информации. Примерно 22% рынка приходится на лазерные дисплеи современных мобильных устройств связи. Согласимся, что вообразить что-либо подобное каких-то двадцать лет назад было практически невозможно.
Еще одно важное применение фотоники – волоконно-оптические линии связи, без чего, наверное, не может сейчас обойтись скоростной Интернет. Не менее важная сфера – лазерные скальпели, производственное оборудование, автоматизированные средства управления техническими процессами, средства навигации и средства маркировки. Наконец, нельзя обойти вниманием и солнечную энергетику, на которую приходится не менее 6% современного рынка фотоники.
Как отметил Сергей Кобцев, сегодня до 30-40% выпускаемой в мире продукции создается с использованием «фотонных» технологий. Весьма показательно и то, что рынок фотоники растет ВДВОЕ БЫСТРЕЕ мирового рынка экономики. Рост этот отмечается во всем мире. Особо впечатляют показатели последних десяти лет, когда произошло удвоение этого рынка. Причем, интересно, что серьезно растет доля фотовольтаики, опережая, например, рост производства дисплеев.
Фотоника, по словам Сергея Кобцева, начинает играть всё более важную роль в самых разных областях нашей жизни. Касается это не только оптических дисков, мобильников и разных «гаджетов». Сфера применения фотоники расширяется. Например, в области здравоохранения с помощью новейших оптических методов осуществляется ранняя диагностика заболевания. В области энергоэффективности создаются энергосберегающие источники света. Если брать современное промышленное производство, то здесь широко используется энергоэффективная лазерная обработка материалов и лазерное сверление. В принципе, обсуждаемая ныне Четвертая промышленная революция (более известная как «Индустрия 4.0») в значительной степени построена на лазерных технологиях. В целом фотоника является достаточно зрелой областью с точки зрения рынка и приложений, считает ученый. И процесс этот идет по нарастающей.
В XXI веке с фотоникой будет связано создание квантовых (фотонных) компьютеров, а также создание так называемых метаматериалов, обладающих электромагнитными свойствами, которых не существует в природе. Сюда же можно отнести разные виды визуализации – биоимиджинг, видеоспектрометрию, теравидение.
Еще одно очень важное направление связано с обработкой материалов (аддитивные и субтрактивные технологии). Не менее важное направление имеет отношение к энергии и коммуникациям. Речь идет о так называемой «зеленой энергетике», а также о лазерной передаче данных с орбитальных аппаратов. Нельзя обойти вниманием и фундаментальные исследования, связанные с новыми источниками излучения и взаимодействием фотонов.
В этой связи далеко не случайно, что в Европе фотоника признана одной из шести ключевых технологий сегодняшнего дня. С этой целью были приняты достаточно масштабные программы, в рамках которых выделяются значительные средства на исследования и разработки в данной сфере. В США фотоника признана первостепенной технологией для страны. В Китае принята специальная государственная целевая программа, благодаря чему за последние годы было создано более пяти тысяч (!) предприятий лазерно-оптической специализации. Неплохо это направление развивается также в Японии и Южной Корее.
В связи с важностью фотоники для современной цивилизации, прошлый, 2015 год, был даже объявлен «годом света». По этому поводу в мире было проведено более 10 тысяч различных научных мероприятий – конференций, семинаров, фестивалей, посвященных темам, связанным с фотоникой. Новосибирский Академгородок, кстати, не остался в стороне от столь важного события.
Российское руководство, похоже, также уловило новейший тренд, поэтому в настоящее время ожидается включение фотоники в число приоритетных направлений развития науки, технологий и техники России. Уже действуют технологические платформы, связанные с лазерными технологиями, создаются соответствующие инновационные кластеры. Всё это говорит о том, что в российском правительстве правильно оценивают технологические перспективы. Движение в этом направлении, подчеркивает Сергей Кобцев, в настоящее время достаточно активное.
Важно отметить, что Россия обладает всем необходимым для этих целей научным потенциалом. Сказанное справедливо и для Новосибирского Академгородка, и конкретно – для Новосибирского государственного университета, на чем специально остановился в своем докладе Сергей Кобцев. Другой вопрос – как этим потенциалом воспользуется наше государство, способно ли оно, по примеру Европы или Китая, принять для развития фотоники столь же масштабные программы? Как говорится, поживем – увидим.
Олег Носков
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии