Абитуриенту об оптике, оптико

1
Абитуриенту об оптике, оптико-электронных приборах
и факультете оптического приборостроения МИИГАиК
ФОП один из старейших факультетов университета – ему исполнилось 78
лет.
За годы своего существования он
выпустил более 5000 тысяч высококвалифицированных инженеров,
среди которых руководители
отраслей народного хозяйства,
Генеральные директора, Генеральные
конструкторы и ведущие
специалисты крупнейших научнопроизводственных объединений и
институтов, руководители крупных
фирм всех форм собственности.
В настоящее время факультет
готовит:
Декан ФОП проф. Ю.Г.Якушенков
- специалистов (инженеров) по направлению «Оптотехника» специальности «Оптико-электронные приборы и системы» и «Лазерная техника
и лазерные технологии» (5,5 лет);
- бакалавров оптотехников (4 года);
- бакалавров метрологов (4 года);
- магистров оптотехников (2года).
Кроме того на факультете осуществляется подготовка научных кадров:
- кандидатов технических наук (очная аспирантура – 3 года, заочная – 4
года);
- докторов технических наук.
Кадровый состав преподавателей по этим направлениям подготовки
является, пожалуй, самым высококвалифицированным у нас в стране.
Обучение примерно 350 студентов на всех курсах ведут 24 профессора и
доктора наук, 39 доцентов и кандидатов наук. Учебники, монографии, научные
труды, написанные ими, широко известны как у нас в стране, так и за рубежом.
Осуществляя традиционную высококачественную фундаментальную
подготовку по дисциплинам приборостроительного цикла, факультет реализует
и самые современные учебные программы по таким дисциплинам как:
- информатика и ее специальные главы,
- основы теории информации,
- компьютерная графика,
- компьютерное моделирование,
2
- экономика и маркетинг,
и ряд других.
Такой подход обеспечивает востребованность выпускников факультета и
у нас в стране, и за рубежом. Только от предприятий и фирм Москвы и
Подмосковья ежемесячно на факультет поступают десятки заявок на
выпускников, в которых гарантируются достойная зарплата и разностороннее
социальное обеспечение, включая предоставление жилья молодым
специалистам.
Для успешного обучения на факультете нужно обладать знаниями в
объеме обычной школьной программы, умение учиться ритмично, не
откладывая «на потом» выполнение текущих заданий, а главное, желание
получить интересную, актуальную и весьма перспективную специальность.
Ждем Вас на нашем факультете. Приходите на наш сайт
http://fop.miigaik.ru/, на дни открытых дверей МИИГАиК; обращайтесь в
деканат (наш телефон/факс – 499-261-37-41; адрес – 105064 Москва,
Гороховский переулок, дом 4, МИИГАиК, факультет оптического
приборостроения).
Что такое оптика и оптико-электронное приборостроение
Оптика – раздел физики, в
котором
изучается
природа
оптического излучения в области
электромагнитных колебаний – волн с
длинами от 1 нм до 1000 мкм, его
распространение в различных средах и
взаимодействие с веществом. Иногда
дается определение оптики как науки о
природе и свойствах электромагнитного
излучения оптического диапазона.
Часто в это понятие включают и
методы
исследования
и
практического использования этих
свойств, например, когерентности,
интерференции,
дифракции,
поляризации,
фотоэффекта
и
многих других.
На первых этапах развития
оптики,
когда
приемником
оптического излучения был только
глаз человека, оптику определяли
как науку о свете – той части электромагнитного излучения, которая
3
воспринимается глазом, т.е. о видимом оптическом излучении. Однако, с
появлением таких приемников излучения, как термоэлементы, фотоэлементы и
другие, понятие «оптика» распространилось на гораздо более широкую область
электромагнитных колебаний, охватывающую ультрафиолетовый (УФ)
диапазон с длинами волн колебаний от 1 нм до 0,4 мкм, видимый диапазон с
длинами волн от 0,4 до 0,76 мкм и инфракрасный (ИК) диапазон с длинами волн
от 0,76мкм до 1 мм.
Созданием приборов, позволяющих исследовать природу и свойства
оптического излучения, а главное – использовать эти свойства в разнообразных
практических
целях,
занимается
оптическое
(оптико-электронное)
приборостроение.
Оптика и оптическое приборостроение неразрывно связаны между собой.
Определение природы оптического излучения и его свойств велось и ведется с
помощью оптических приборов. В то же время выявление новых физических
свойств оптического излучения ведет к созданию новых оптических приборов.
Что могут современные оптико-электронные приборы
Многие века оптические явления и процессы наблюдались человеком с
помощью его органа зрения – глаза. Глаз во многом является совершенным
оптическим прибором. Работа глаза в сочетании с огромными возможностями
человеческого мозга – этой уникальной «вычислительной машиной» позволяет
человеку успешно жить и работать в окружающем его мире, особенно при
вооружении глаза оптическими приборами. Однако, глазу и всему зрительному
аппарату свойственны и существенные недостатки, не позволявшие до
середины прошлого века реализовать на практике многие физические
особенности
оптического
излучения,
открытые и излученные достаточно давно.
Так, глаз человека чувствителен только в
узкой спектральной области – от 0,4 до
0,76 мкм и не способен воспринимать
излучение в УФ и ИК областях спектра.
Ограничена способность глаза различать
малые угловые или линейные величины
(пространственная
разрешающая
способность).
Невооруженный
глаз
замечает смещение одного штриха относительно другого на величину не менее
0,1… 0,2 мм, а это далеко не всегда достаточно для измерений или контроля,
например, в современной микроэлектронике, где эти смещения составляют доли
микрометра, т.е. в тысячи раз меньше. Наконец, быстродействие глаза также
очень невелико. Действительно, сидя в кинотеатре, мы не замечаем, что
отдельные кадры сменяют друг друга скачкообразно, через 1/24 секунды. Это
4
происходит из-за того, что глаз не способен регистрировать быстро
меняющиеся изменения, происходящие с частотой более 10.. 15 Герц, т.е. с
временем изменения менее 0,07.. 0,1 секунды. А в то же время многие
интересующие нас оптические явления имеют длительность порядка
миллионных долей секунды и менее, например, явления, протекающие при
ядерных реакциях, или изменения оптического излучения на разных фазах
полета ракеты, или изменения положения быстро движущихся деталей
различных механизмов.
Стремление преодолеть недостатки оптических приборов, работающих с
глазом как приемником излучения, необходимость работать не только в
видимом, но и в УФ и ИК диапазонах, тенденции автоматизации измерений и
обработки оптических изображений, стремление к повышению точности,
быстродействия и объективности оптических измерений – вот основные
факторы, стимулировавшие развитие оптико-электронных приборов, в которых
глаз
человека
заменен
другим
(более
чувствительным,
более
быстродействующим, более надежным и защищенным по отношению к
различным вредным внешним воздействиям) приемником. Как только
появились достаточно качественные приемники типа фотоэлементов,
фоторезисторов, фотодиодов, термоэлементов и других, началась эволюция
оптических (оптико-механических) приборов в оптико-электронные.
Современный оптико-электронный
прибор определяется как прибор, в
котором информация об исследуемом или
наблюдаемом объекте или явлении
переносится оптическим излучением
(содержится в оптическом сигнале), а ее
обработка
сопровождается
преобразованием энергии оптического
излучения в электрическую энергию.
Иногда
оптико-электронный
прибор
определяют как совокупность оптических,
механических и электронных звеньев,
причем все они служат для выполнения
основных функций прибора, а не являются
сугубо вспомогательными устройствами.
Новые стимулы к развитию оптикоэлектронные приборы получили в связи с
изобретением лазеров – уникальных
источников оптического излучения, а также
с совершенствованием и включением в их
состав средств современной вычислительной техники, в первую очередь,
микропроцессоров,
больших
и
сверхбольших
интегральных
схем,
5
нейрокомпьютеров и других.
Особенности оптического излучения как источника информации об
окружающем нас мире, например, по сравнению с информацией, переносимой
радиосигналами (электромагнитным излучением радиодиапазона), определяют
принципиальные достоинства и недостатки оптических и оптико-электронных
приборов.
Большая частота оптических колебаний, по сравнению с радиосигналами,
определяет большие возможности оптических каналов в части увеличения
объемов обрабатываемой информации и скорости ее передачи. Наверное, все
знают, что при переходе от длинных и средних радиоволн к коротким и
ультракоротким число независимых каналов радиовещания возрастает, а
качество приема радиопередач улучшается. Если еще больше увеличивать
частоты передачи сигналов, т.е. уменьшать длины волн и переходить в
оптический диапазон электромагнитных колебаний, то качество передачи
информации возрастает. Это и наблюдается на практике в оптических линиях
связи, особенно при передаче сигналов по оптическим волокнам и кабелям.
При одинаковых размерах оптических и радиосистем за счет большей
частоты, т.е. меньшей длины волны, в оптических приборах достигаются
гораздо большие пространственное разрешение и точность измерений, нежели в
радиосистемах. Так например, оптический телескоп с размером приемного
зеркала 6 м фиксирует изменение положения небесных тел с погрешностью
порядка 1 угловой секунды, а радиотелескоп с такой же погрешность должен
иметь диаметр приемной антенны в сотни метров и даже в километры.
Оптический сигнал многомерен, т.е. он описывается многомерной
функцией таких аргументов как три пространственных координаты, длина
волны или частота электромагнитного колебания, сравнительно медленное
изменение амплитуды сигнала во времени, состояние поляризации. Управляя
отдельными перечисленными параметрами, можно эффективно кодировать
оптический сигнал или выделять его на фоне различных помех.
Большое число окружающих нас предметов (тел) имеют максимум
энергии собственного электромагнитного излучения именно в УФ, а чаще в ИК
областях спектра. Длину волны, соответствующую максимуму собственного
излучения многих тел, часто можно определить по приближенной формуле макс
= 3000/Т, где Т – температура тела в градусах Кельвина. Пересчет от
общеупотребительной температуры t0 в градусах Цельсия к Т осуществляется по
известной формуле Т = t0 + 273. Отсюда легко понять, почему глаз человека в
процессе миллионов лет эволюции стал обладать максимальной
чувствительностью к излучению с длиной волны около 0,55 мкм.
(Действительно, температура Солнца – основного источника освещения для
человечества в течение многих веков близка к Т  5500 К, а следовательно макс
 3000/5500  0,55 мкм.)
6
Подавляющее число окружающих нас излучателей естественного и
искусственного происхождения, имеющих температуру в пределах  500С
(223… 323 К), излучает основное количество энергии в ИК диапазоне спектра.
В радиодиапазоне их излучение гораздо слабее, и обнаружить или измерить его
весьма трудно.
Однако, из-за того, что длины волн оптического излучения сравнимы с
размерами неоднородностей и частиц, составляющих среды, через которые это
излучение проходит на пути от источника излучения к его приемнику,
например через атмосферу, а также из-за ряда других причин, ослабление
оптических сигналов во многих реальных средах гораздо больше, чем
радиосигналов с их большими длинами волн. Поэтому многие приборы и
системы, работающие в сложных эксплуатационных условиях, сегодня
выполняются в виде комплексов оптико-электронных и радиоэлектронных
блоков и подсистем.
Основными
направлениями
современного
оптико-электронного
приборостроения являются:
1 развитие общей теории и методов расчета и проектирования
оптико-электронных приборов и систем (ОЭП и С);
2 совершенствование их элементной базы – оптических материалов
и систем; источников и приемников излучения; электронных
компонентов, включая микропроцессоры; дисплеев и мониторов и
др.;
3 совершенствование технологии изготовления и сборки отдельных
деталей и узлов и ОЭПиС в целом, а также методов их
исследований и испытаний.
Изучению этих направлений посвящены преподаваемые студентам
старших курсов факультета отдельные дисциплины учебных планов.
В наши дни оптика и оптико-электронные приборы проникли во все
сферы нашей жизни. Эти приборы работают в океанских глубинах и в космосе,
помогают исследовать микромир и проникать в иные галактики. Сегодня оптика
в сочетании с электроникой позволяет достичь недостижимой ранее точности
измерений как сверхмалых, так и сверхбольших величин. С помощью оптикоэлектронных приборов удается в сотни раз улучшить разрешающую
способность человеческого глаза, повысить в тысячи раз скорость измерений
быстропротекающих процессов, видеть через мутные рассеивающие среды и
многое другое.
Выше уже говорилось о тесной взаимосвязи современных оптики и
информатики. Читатель, очевидно, слышал о том, что ЭВМ 5-го поколения
будут оптическими, поскольку объемы и скорость обработки информации в
оптическом диапазоне спектра электромагнитных волн в десятки и тысячи раз
больше, чем в радиодиапазоне, на частотах которого идет обработка
информации в большинстве современных ЭВМ. Однако, не следует думать, что
7
оптический компьютер – это единственный пример из области информационной
оптики. На ее базе уже созданы системы автоматического перевода с одного
языка на другой; устройства для автоматической идентификации личности по
фотографии, отпечаткам пальцев или по рисунку радужной оболочки глаза;
системы считывания номеров автомобилей при управлении уличным
движением и другие оптико-электронные системы и устройства, основанные на
использовании голографии, пространственной фильтрации, Фурье-оптики и
других разделов современной оптики, с которыми знакомятся студенты нашего
факультета.
Чем же объясняются такие удивительные свойства оптических и оптикоэлектронных приборов? Почему именно эти приборы составляют основу
сверхбыстродействующих электронно-вычислительных машин (ЭВМ) пятого
поколения, систем ракетно-космической техники, самых современных
телевизионных и видеоинформационных систем? Как устроены эти приборы, а
главное, как научиться их создавать? На все эти вопросы можно получить
ответы, если поступить учиться на ФАКУЛЬТЕТ ОПТИЧЕСКОГО
ПРИБОРОСТРОЕНИЯ (ФОП) МИИГАиК.
Факультет готовит бакалавров, дипломированных
специалистов (инженеров), магистров и аспирантов по
направлению «Оптотехника», которое включает в себя две
специальности подготовки будущих инженеров («Оптикоэлектронные приборы и системы» и «Лазерная техника и
лазерные технологии»), три магистерские программы
(«Оптико-электронные приборы», «Прикладная оптика» и
«Лазерные приборы») и подготовку кандидатов и докторов
наук по специальности «Оптико-электронные приборы и комплексы». В 2005
году начата подготовка бакалавров техники и технологии по направлению
«Метрология, стандартизация и сертификация».
Первые четыре года студенты учатся практически по единому учебному
плану и по их их желанию и после
защиты выпускной квалификационной
работы баклавра им присваивается
степень «Бакалавр техники и технологии
по направлению «Оптотехника». Сегодня
большинство студентов продолжает
учебу еще 1,5 года и защищают диплом
специалиста (инженера) по одной из двух
указанных выше специальностей. На
этой стадии учебные планы студентов
разделяются
в
соответствии
с
выбираемой ими специольностью, а главное, в соответствии с одной из
специализаций, имеющих место на ФОП. Такими специализациями могут
8
являться «Оптико-электронный информационные измерительные и следящие
системы», «Проектирование оптических систем», «Геодезические и
фотограмметрические приборы», «Оптическая метрология», «Оптика в
медицине и биологии», «Приборы и системы репрографии».
Наличие диплома бакалавра
позволяет продолжить обучение в
магистратуре (2 года), завершающееся
защитой диссертации на соискание
степени
«Магистр
техники
и
технологии
по
направлению
«Оптотехника», что дает формальное
право на первоочередное занятие
должности научного сотрудника или
преподавателя вуза.
Многие
десятилетия
на
факультете успешно работает аспирантура, сотни выпускников которой
защитили кандидатские диссертации, а десятки из них стали впоследствии
докторами наук, профессорами.
Уже более десяти лет назад факультету предоставлено право готовить
бакалавров через экстернат.
В последнее десятилетие связи факультета с ведущими в области оптики и
оптико-электронного приборостроения научными и производственными
организациями продолжают укрепляться. Создано несколько филиалов
выпускающих кафедр и учебно-научных центров на этих предприятиях. Многие
студенты и аспиранты не просто проходят учебные практики в этих
организациях, а успешно совмещают учебу в университете с работой в их
научных, конструкторских, технологических подразделениях на штатных
должностях. Таким образом сохраняется традиция поддерживать тесную связь
факультета с производством. Университет является
коллективным членом Оптического общества им.
Д.С.Рождественского со дня его воссоздания. На
учредительном съезде общества в 1990 г. выпускник
факультета
оптического
приборостроения, дважды Герой
Советского Союза, летчик космонавт СССР, профессор,
доктор технических наук В.П.Савиных был избран вице
- президентом общества, а декан факультета профессор, доктор технических наук, заслуженный
деятель науки и техники РСФСР Ю.Г.Якушенков членом правления общества и сопредседателем
комиссии по образованию. Профессора и сотрудники университета принимают
9
активное участие во всех мероприятиях Оптического общества, в частности,
постоянно выступают с несколькими докладами на конференциях, проводимых
обществом. Факультет оптического приборостроения МИИГАиК награжден
медалью С.Э.Фриша, а ряд сотрудников МИИГАиК - другими почетными
наградами общества.
Факультет видит свою задачу не только в развитии и
совершенствовании традиционной подготовки высоко-квалифицированных
приборостроителей, но и в привитии своим выпускникам умения быстро и
гибко реагировать на изменяющиеся условия рынка, умения найти достойное
применение полученным знаниям и навыкам.
Чем будет заниматься выпускник факультета
Поступая в вуз, абитуриент и его родители обычно задумываются о том,
насколько востребованной на рынке труда будет через пять-шесть лет
выбранная специальность. В этом плане специальности ФОП весьма
перспективны. Насколько лет назад на одной из представительнейших
международных конференций по проблемам развития мирового сообщества
была высказана следующая мысль: те страны, которые будут иметь развитую
базу в области оптико-электронного приборостроения, достойно и успешно
будут развиваться и XXI веке.
В этой связи можно отметить, что оптика и оптико-электронное
приборостроение (или оптотехника) во многом будут определять прогресс в
освоении таких приоритетных направлений
развития науки и техники и критических
технологий, принятых в 2002 г. Президентом
и Правительством Российской Федерации,
как «Перспективные вооружения, военная и
специальная техника», «Информационнотелекоммуникационные
технологии
и
электроника», «Космические и авиационные
технологии
«Технологии
высокоточной
навигации и управления движением»,
«Распознавание
образов
и
анализ
изображений»,
«Прецизионные
и
нанометрические технологии обработки,
сборки, контроля», и конечно же «Базовые и критические военные и
специальные технологии».
Многочисленные экспертные прогнозы, составлявшиеся на рубеже двух
тысячелетий, в числе приоритетных направлений, помимо отмеченных выше,
называют оптическую информатику, оптические методы диагностики и лечения
в медицине, оптико-электронные методы и средства разведки природных
ресурсов, оптико-электронные системы обеспечения безопасности в обычных и
10
чрезвычайных ситуациях, оптико-электронную робототехнику оптические и
оптико-электрогнные методы и приборы в нанотехнологиях и ряд других.
Многие из перечисленных направлений и технологий, как у нас в стране,
так и за рубежом, развивались и развиваются прежде всего в интересах обороны
и военной техники. Однако, в последнее десятилетие наблюдается широчайшее
развитие «двойных» технологий (военного и гражданского применения), а
последние достижения в области оптики и оптико-электронного
приборостроения практически одновременно внедряются в мирные и военные
разработки, например, в экологические, медицинские и ракетно-космические
комплексы. В отличие от 1960 – 80 г.г. в настоящее время большинство
выпускников ФОП МИИГАиК применяет свое знания и умения при разработке
и эксплуатации гражданской (за рубежом принято говорить – «коммерческой»)
продукции.
Сегодня выпускник факультета – это высококвалифицированный
специалист широкого профиля, обладающий устойчивыми теоретическими
знаниями и практическими навыками в области проектирования, изготовления,
исследования и эксплуатации современных оптических и оптико-электронных
приборов и систем, включая лазерные, которые используются в геодезических,
аэрокосмических,
фотограмметрических,
строительных
работах,
при
ориентации и навигации, при исследовании природных ресурсов и в
прикладной экологии, при обработке изображений, в медицине и биологии и
многих других областях науки и техники.
Где работают выпускники факультета
оптического приборостроения
За годы своей деятельности факультет подготовил более 5000
специалистов. Среди его выпускников разных лет:
лауреат Государственной премии СССР С.В.Елисеев (выпуск 1938 г.);
лауреат Ленинской и Государственной премии СССР А.С.Дубовик
(выпуск 1939 г.);
лауреат Государственной премии СССР М.И.Апенко (1939 г.);
лауреат Государственной премии СССР, зам.главного конструктора НПО
«Геофизика-Космос» Б.В.Медведев (выпуск 1956 г.);
лауреат премии Совета Министров СССР, Генеральный директор НИИ
прецизионного приборостроения Л.Ф.Плиев (выпуск 1956г.);
лауреат премии Правительства РФ Ю.Г.Якушенков (выпуск 1960 г.);
лауреат Ленинской премии М.А.Афанасьев (выпуск 1961 г.);
11
дважды Герой Советского Союза, дважды лауреат Государственной
премии Российской Федерации, летчик-космонавт СССР, чл.-корр. РАН
В.П.Савиных (выпуск 1969 г.), ныне
президент МИИГАиК;
лауреат
Государственной
премии СССР Д.И. Шуголь (выпуск
1965 г.);
Герой России Е.С.Черняев
(выпускник магистратуры ФОП 2003
г.),
и многие другие известные
ученые, организаторы производства,
специалисты.
Десятки и сотни выпускников
факультета защитили докторские и кандидатские диссертации. Только за
последние два десятилетия докторами технических наук из числа наших
выпускников стали В.П.Савиных, М.В.Хорошев, М.П.Колосов, В.В.Тарасов.
Докторские диссертации защитили зав. кафедрой физики Ю.А.Ильин и долгое
время работавший на той же кафедре проф. В.А.Малинников - сегодня ректор
МИИГАиК. Выпускники ФОП всегда активно работали на благо своего родного
вуза. Достаточно, например, сказать, что сегодня выпускники ФОП – это:
президент нашего вуза -В.П.Савиных, проректор по научной работе А.А.Майоров, деканы факультетов - В.А.Соломатин, А.С.Елизаренко,
Ю.Г.Якушенков, заведующие кафедрами С.М.Корнеев, А.А.Майоров,
Ю.Б.Парвулюсов,
И.С.Свешникова,
В.А.Соломатин,
М.В.Хорошев,
Ю.Г.Якушенков.
Традиционными «потребителями»
кадров – выпускников факультета
являются: НПО «Геофизика-Космос»,
НИИ прецизионного приборостроения,
ЦНИИ «Циклон», Красногорский
завод им. С.А.Зверева, НПО
«Уральский оптико-механический
завод им. Э.С.Яламова», Российский
НИИ космического приборостроения,
НПО «Орион», ПО «Загорский оптикомеханический завод», НПО «Рубин» и
еще десятки организаций и предприятий страны.
12
Краткий исторический очерк развития оптики
и оптического приборостроения
Первые известные нам оптические детали, или простейшие приборы,
были обнаружены археологами в местах существования древнейших
цивилизаций – в Египте и Месопотамии. Прозрачные детали сферической
формы вряд ли были только предметами религиозных культов, они могли
служить и для чисто прагматических целей, будучи прообразами современных
линз.
Великая греческая цивилизация древности известна и тем, что задолго до
нашей эры выдвигались гипотезы о природе зрения (Пифагор в V в. до н.э.,
Аристотель – примерно в 350 г. до н.э.), делались попытки создать основы
геометрической оптики (ученые александрийской школы, Евклид с его трудом
«Оптика» - III в. до н.э.), а также использовать их на практике (легендарное
сожжение римского флота с помощью «зажигательных» зеркал Архимеда – II в.
до н.э.). В начале нашей эры Плиний и Сенека упоминают о фокусировке лучей
с помощью хрустальных шаров (I в. н.э.), а Герон Александрийский (II в. н.э.)
обосновывает прямолинейность света бесконечно большой его скоростью.
Около 1000 г. появляется ряд трактатов арабского ученого Ибн алХайсама по оптике. Хотя его труд «Сокровище оптики» был переведен на
латынь только в 1572 г., он вплоть до XVII века оставался признанным
учебником по оптике. Еще в 1271 г. появился десятитомный трактат по оптике
польского ученого Вителло, а в 1302 – 1310 г.г. Теодорих написал трактат о
радуге, в котором описал опыт с
разложением белого цвета на цветные лучи.
В Европе первые очки появились,
очевидно, в начале XIII в. Затем стали
известны оптические трубы Бэкона,
стереоскоп, ламповое стекло и станок для
шлифовки зеркал Леонардо да Винчи
(конец XV в.).
В
XVII
веке
оптика
бурно
развивается: Галилей создал первые
зрительные трубы прямого изображения и
микроскопы,
Снеллиус
сформировал
точный закон преломления (1621 г.), а
Кеплер
предложил
системы
из
положительных линз: телескоп и окуляр. В
конце XVII века Торричелли создает
основы контроля качества линз с помощью
13
интерференционных колец, а Левенгук конструирует и изготавливает простые
однолинзовые микроскопы.
В начале XVIII века Гук и Ньютон объяснили интерференционные
эффекты на основе волновых и корпускулярных представлений, а Гримальди
дал толкование дифракции света. В середине XVIII века оптика, как наука,
проникает в Россию. Труды членов Петербургской Академии наук Эйлера и
Ломоносова закладывают ее основы; в стране появляются первые оптические
приборы, хотя и зарубежного производства.
Через 100 лет после Ньютона наблюдается триумф волновой теории света;
так, Френель дает теоретическое объяснение явлениям поляризации и
дифракции. Во второй половине XIX века Максвеллом теоретически, а Герцем
практически подтверждается гипотеза об электромагнитной природе
оптического излучения.
В конце XIX – в начале XX века оптика продолжает бурно развиваться:
зарождается теория относительности Эйнштейна, строится теория квантовой
природы электромагнитного излучения, формируются законы фотоэффектов
(Столетов, Герц) и оптического излучения (Планк, Голицин, Вин),
закладываются основы современной квантовой механики.
Потребность индустриального общества в оптических методах и приборах
вызвали в конце XIX века бурный рост оптической промышленности в ряде
стран. Тесная связь оптической науки и производства привела к возникновению
в Германии известной фирмы «Карл Цейс», научным руководителем которой
был выдающийся ученый-оптик Эрнст Аббе. Оптическое стекло начинают
производить заводы Германии, Англии, Франции. На практике доказывается
14
высокая экономическая эффективность оптических методов и приборов. Так,
стоимость двух полевых биноклей сравнялась со стоимостью одного выстрела
из 152-мм гаубицы, а стоимость одной орудийной панорамы была меньше
стоимости четырех снарядов того же калибра. Использование одного
спектрометра – оптического прибора для анализа химического состава вещества
заменяет работу 10 – 15 высококвалифицированных химиков-аналитиков,
пользующихся традиционными методами.
Оптическая промышленность в России зарождалась в XIX веке путем
создания сравнительно небольших мастерских – «Механического заведения
Военно-топографического депо Главного штаба», где изготавливались
зрительные трубы, астролябии, буссоли с диоптрами, нивелиры, секстанты,
теодолиты, кипрегель-высотомер-дальномер и другие оптико-механические
приборы; мастерской Гидрографического управления Морского министерства, в
которой только с 1818 по 1858 г.г. было изготовлено около 230 инструментов, в
том числе теодолиты, нивелиры, буссоли, секстанты.
Быстро развивающаяся в начале XX века промышленность России
потребовала создания оптико-механического производства. В 1905 г. на
Обуховском заводе в С.Петербурге была открыта оптическая мастерская, а в
1914 г. было основано «Российское акционерное общество оптического и
механического производства», которое со временем превратилось в
крупнейший завод – Государственный оптико-механический завод (ГОМЗ), а
затем в Ленинградское оптико-механическое объединение(ЛОМО). Это
предприятие выпускало и выпускает разнообразные оптические и оптикоэлектронные приборы гражданского и военного назначения: кино- и
фотоаппараты, телескопы и микроскопы, перископы подводных лодок,
геодезические приборы, дальномеры, прицелы, оптико-электронные головки
самонаведения ракет и многое другое.
В 1908 г. профессор Константиновского Межевого института (ныне
МИИГАиК) К.А.Цветков учредил оптико-механический институт для
изготовления геодезических инструментов и других оптических приборов,
заложив тем самым существующую сегодня в МИИГАиК традицию совмещать
учебную деятельность, научно-исследовательскую работу и изготовление
опытных образцов и небольших серий высокоточных приборов.
Факультет оптического приборостроения МИИГАиК имеет своим
началом научно-педагогическую школу, которая возникла и развивалась в
Константиновском Межевом институте еще в конце XIX века, когда все
возрастающие требования геодезии к точности и производительности линейных
и угловых измерений, а также наличие высококвалифицированных и
всесторонне подготовленных кадров позволили ввести в учебный процесс ряд
новых дисциплин, в частности, впервые в России курс «Теория оптических
инструментов», поставленный в 1902 г. выдающимся ученым и педагогом,
профессором и первым избранным ректором института Никанором
15
Матвеевичем Кисловым. Книга Н.М.Кислова «Теория оптических
инструментов» (1915 г.) была первым отечественным учебником по оптике.
Возникновение оптического и приборостроительного направления в
геодезическом вузе вполне логично, если учесть, что геодезисты всегда
нуждались в высокоточных приборах, а наибольшую точность линейных и
угловых измерений обеспечивали (да и сегодня обеспечивают) оптические
методы и приборы.
Одновременно с развитием производственной базы оптического
приборостроения создавался передовой научный потенциал отечественной
оптической науки. Решающую роль при этом сыграло создание в 1918 г.
Государственного оптического института (ГОИ).
В 1926 г. было впервые сварено отечественное оптическое стекло
высокого качества, а в 1927 г. ввоз стекла из-за границы прекратился.
В начале 1930-х г.г. организуются новые и реорганизуются
существовавшие в стране оптические и оптико-механические заводы и
производства. В 1930 г. начинается подготовка большого числа инженеровоптиков в 3-х ведущих вузах страны – в Московском высшем техническом
училище им. Н.Э.Баумана, в Ленинградском институте точной механики и
оптики и в Московском геодезическом институте (МИИГАиК). Именно 1930 г.
считается годом основания нашего факультета.
На первом этапе становления факультета и первых кафедр закладывались
основы подготовки инженеров оптиков-механиков. Для этого создавались
структурные подразделения, отражающие уровень тогдашнего оптического
приборостроения. В 1929 г. были организованы кафедры прикладной оптики и
общего машиностроения, немного раньше была создана оптико-механическая
мастерская. В 1931г. было открыто вечернее отделение геодезического
инструментоведения, в 1933 г. создана кафедра приборостроения.
16
Труды первых наших учителей не были
напрасными: молодая отечественная оптическая
промышленность до 1941 г. получила свыше 300
инженеров, многие из которых заняли руководящие
посты (зам. Министра оборонной промышленности
СССР, выпускник 1939 г. Н.К.Мордасов, зам.нач.
ЦКБ
Красногорского
механического
завода,
выпускник 1934 г. В.А.Бешенов и др.). В том, что
тяжелейшее испытание – Великую Отечественную
войну наша армия встретила оснащенной в
достаточной степени необходимыми оптическими
приборами, немалая заслуга выпускников и
сотрудников факультета. Многие выпускники после
войны приняли эстафету от своих учителей,
вернувшись в качестве преподавателей на факультет после плодотворной
работы в НИИ, ОКБ, на заводах (лауреат Государственной премии, засл. деятель
науки и техники РСФСР, проф. С.В.Елисеев, лауреат Ленинской и
Государственной премий, проф. А.С.Дубовик, лауреат Государственной
премии, проф. М.И.Апенко и мн. мн. др.).
За годы своей деятельности факультет обеспечивал подготовку
инженеров и научных работников высокой квалификации по ряду направлений.
Здесь работали и работают ряд широко известных у нас в стране и за рубежом
научных школ.
Развитие школы по расчету высококачественных оптических систем,
основание которой заложили труды Н.М.Кислова, продолжили известные
ученые и педагоги – проф. Б.В.Фефилов, доц. В.А.Белицын, проф. А.Н.Бардин,
проф. Д.А.Романов, проф. В.С.Усов, ст. преп. Н.В.Яковлев, проф.
В.А.Афанасьев, доц. М.Д.Кращин, проф. М.И.Апенко, проф. А.С,Дубовик,
проф. Г.В.Дурейко, проф. М.Д.Мальцев и др.
Сегодня их дело успешно продолжают профессора
И.С.Свешникова,
Г.А.Можаров,
А.М.Жилкин,
Л.А.Запрягаева и другие сотрудники кафедры
прикладной оптики.
Школа
точного
оптико-механического
приборостроения, к зачинателям которой можно
отнести профессоров Ф.В.Дроздова, И.Г.Саркина,
С.С.Тихменева., Н.П.Заказнова, доц. С.П.Лизгунова,
особенно ярко проявила себя с приходом на
факультет проф. С.В.Елисеева, который возглавил в
1957 г. кафедру приборостроения. Привлекая на
факультет ведущих представителей производства
(С.М.Николаев.
С.Д.Пономарев,
Л.А.Малкин,
17
Г.М.Ицкович, В.Д.Лубенец, Д.М.Хорол, И.И.Меньшиков, Я.М.Ивандиков,
В.Л.Левшин,
Л.Н.Курбатов,
Е.С.Ратнер,
А.И.Фример,
С.А.Кауфман,
В.К.Щеголев, В.А.Секачев, В.И.Шиллингер, В.Г.Буткевич и др.), с одной
стороны, и отбирая наиболее способных выпускников факультета для работы на
его кафедрах, многие из которых затем стали ведущими профессорами и
преподавателями (проф. В.С.Михеечев, проф. В.Ю.Торочков, доц.
Е.М.Феклистов, доц. Б.Ф.Новик, проф. Ю.Б.Парвулюсов, проф. А.С.Елизаренко,
доц. Б.И.Морозов, доц. Ю.Н.Воинов, проф. М.В.Хорошев, доц. Е.И.Кашпар,
проф. Ю.М.Климков, доц. Н.А.Затравкин. проф. Ю.Г.Якушенков и мн. др.),
коллективу факультета удалось существенно обновить содержание учебного
плана, наполнив его новыми дисциплинами – электроникой, автоматикой и
следящими
системами,
теорией
информации,
счетно-решающими
устройствами, физическими основами источников и приемников оптического
излучения, лазерной техникой и др. Одновременно на кафедре приборостроения
были начаты большие и весьма актуальные для народного хозяйства и обороны
страны научно-исследовательские работы объемом в несколько сотен тысяч
рублей в год, нашедшие, в частности, признание в виде Государственной
премии СССР, которой был удостоен С.В.Елисеев. Результаты этих работ
послужили основанием для развития ряда направлений в области оптического и
оптико-электронного приборостроения, в том числе и геодезического.
Одна из первых в нашей стране и ведущих научных школ в области
оптико-электронного приборостроения начала создаваться в МИИГАиК после
прихода на факультет проф. Сергея Михайловича Николаева. Работавший ранее
генеральным конструктором направления, лауреат Государственной премии
СССР, генерал-майор инженерно-технической службы С.М.Николаев привнес
производственный опыт и подлинно научный подход к методике преподавания
в процессе создания совершенно новой для вузов всей страны специальности,
которая сегодня называется «Оптико-электронные
приборы и системы». Вместе с С.В.Елисеевым и их
молодыми тогда коллегами, а ныне ведущими
профессорами
и
доцентами
МИИГАиК
С.М.Николаев организовал в институте специальную
лабораторию оптико-электронных приборов, а при
НПО «Геофизика» – филиал дневного и вечернего
факультетов. Научная школа МИИГАиК в области
оптико-электронного приборостроения подготовила
большое число докторов и кандидатов наук,
выпустила несколько десятков книг и сотни статей.
Она признана и широко известна как у нас в стране,
так и за рубежом.
В весьма обширную область технологии
приборостроения ученые факультета оптического приборостроения также
18
внесли заметный вклад. Широко известны работы по созданию и
совершенствованию технологии точного и оптического приборостроения,
проводившиеся проф. С.А.Кожиным, проф. П.В.Кондратьевым, доц.
С.М.Головиным, доц. Е.А.Пешковым, проф. А.Н.Бардиным, проф.
М.Д.Мальцевым. Свой богатый опыт студентам передавали Герой
Социалистического труда, проф. Б.Г.Шпитальный, доц. В.А.Филиппов, проф.
М.Т.Галей, лауреат Государственной премии, доц. Д.Ф.Скаржинский, проф.
В.С.Плотников, проф. В.И.Голиков, проф. Б.Ф.Каледин.
Фундаментальную естественно-научную подготовку студенты ФОП
получают на кафедрах физики и высшей математики, где в разные годы
работали талантливые педагоги: проф. А.Г.Муравьев, доц. И.С.Ерохин, ст.пр.
Н.М.Пазельская, доц В.П.Дремина, проф. А.П.Машкович, ст.пр. А.А.Кеткович,
а сегодня эту подготовку ведут такие высококвалифицированные специалисты
как проф. Е.А.Ярошенко, доц. А.А.Панов, проф. Ю.Г.Веревочкин, доц.
Н.М.Падалка и ряд других.
Важно отметить, что все научные школы факультета работали в тесном
контакте, что позволяло обеспечить фундаментальность проводимых работ,
кратчайшим путем достигать их внедрения в практику и высокую
эффективность. Совершенно ясно, что это обеспечивало системный подход к
подготовке будущих специалистов и подлинно широкий профиль наших
специальностей.
Подготовка кадров высокой квалификации, привитие разносторонних
навыков и умений молодым специалистам всегда стояло основной задачей
перед коллективом факультета. В разные годы эта подготовка велась в рамках
различных специальностей, специализаций, учебных планов и программ.
Энтузиазм,
большой
опыт
и
высокая
квалификация профессорско-преподавательского
состава,
следование
лучшим
традициям
факультета, заинтересованная помощь ведущих
научных и производственных организаций всегда
помогали находить оптимальные пути развития
факультета. В годы бурного развития оптического
и оптико-электронного приборостроения в нашей
стране и за рубежом факультет успешно готовил и
готовит кадры для нескольких десятков отраслей
народного хозяйства, для всех родов войск нашей
армии, для других ведомств. Во время
существования государственной системы распределения молодых специалистов
количество запросов от производственных организаций, приходившихся на
одного выпускника, составляло свыше двух, что было больше, чем в других
вузах подобного профиля.
19
Сегодня основу факультета составляют 6 кафедр:
- кафедра физики (заведующий – проф., д.т.н. Ильин Юрий Александрович),
- кафедра проектирования оптических приборов (заведующий – проф., к.т.н.
Парвулюсов Юрий Борисович),
- кафедра прикладной оптики (заведующий – проф., к.т.н. Свешникова Инна
Сергеевна),
- кафедра метрологии (и.о. заведующего – доц. к.т.н. Корнеев Сергей
Михайлович),
кафедра конструирования и технологии оптических приборов
(заведующий – проф., д.т.н. Хорошев Михаил Васильевич),
- кафедра оптико-электронных приборов (заведующий – проф., д.т.н.
Якушенков Юрий Григорьевич).
Только в последние годы сотрудниками факультета проведены разработки
уникальных оптических схем и оптико-электронных приборов, например,
панорамных объективов, высокочастотных фазовых и интерференционных
угломеров с погрешностями в десятые доли угловой секунды и менее, стендов
для исследований таких угломеров, компьютерных моделей оптикоэлектронных систем различного назначения.
Каковы же тенденции дальнейшего развития оптико-электронного
приборостроения? На каких направлениях сосредотачивают свои основные
усилия ученые и инженеры? На что нацеливают
своих выпускников
преподаватели факультета?
К таким направлениям можно отнести:
- освоение новых спектральных диапазонов; создание приборов,
одновременно работающих в двух и более диапазонах, например в видимом и
ИК, или на длинах волн, относящихся к видимому и двум участкам ИКдиапазона;
- создание адаптивных ОЭПиС, т.е. приборов и систем, автоматически
«приспосабливающихся» к изменяющимся условиям их работы, например
приборов у которых величина просматриваемого пространства (поле) меняется,
а чувствительность приемника излучения «загрубляется», если мощность
поступающего на него оптического сигнала увеличивается, или , напротив,
повышается, если эта мощность уменьшается;
совершенствование методов расчета, проектирования и технологии
изготовления отдельных узлов и ОЭПиС в целом, что позволяет увеличить
чувствительность, разрешающую способность, быстродействие, срок службы,
надежность, уменьшить энергопотребление, габариты и стоимость этих
приборов и систем. Конечными целями такого совершенствования является
также увеличение дальности действия ОЭПиС, увеличение точности измерения
или слежения за наблюдаемыми объектами, повышение вероятности
обнаружения объектов на фоне маскирующих их помех и другие показатели
качества работы этих приборов и систем;
20
- разработка многофункциональных ОЭПиС, например предназначенных как
для
обнаружения
каких-либо
излучателей на фоне помех, так и для
измерения
их
координат
или
автоматического слежения за ними;
сюда же можно отнести создание
комплексированных
систем,
включающих в свой состав оптикоэлектронные,
радиоэлектронные,
акустические и другие приборы;
- развитие «двойных технологий»,
т.е. разработка ОЭПиС, предназначенных для гражданских и военных
применений.
Основные вехи истории факультета оптического
приборостроения
1902 г. – в Константиновском межевом институте введен курс «Теория
оптических инструментов» (ведущий – проф. Н.М. Кислов);
1908 г. – учреждение первого научно-производственного учреждения «Оптикомеханический институт» в Константиновском межевом институте (директор –
проф. К.А. Цветков);
1915 г. – выход в свет первого в России учебника по оптике «Теория оптических
инструментов» (проф. Н.М. Кислов);
1923 г. – создание отделения геодезического приборостроения на геодезическом
факультете Московского геодезического института (МГИ); организация
кафедры физики МГИ;
1929 г. – организация кафедр прикладной оптики и общего машиностроения
МГИ;
1930 г. – организация оптико-механического факультета (ОМФ) МГИ;
1931 г. – открытие вечернего отделения геодезического инструментоведения;
1933 г. – создание кафедры приборостроения МГИ;
1962 г. – начало подготовки по специальности «Оптико-электронные приборы»;
1972 г. – создание кафедр оптико-электронных приборов, конструирования и
технологии оптических приборов и электротехники, электроники и автоматики
на базе кафедры приборостроения;
1972-2005 г.г. – создание системы «вуз-производство», открытие филиалов
кафедр при ведущих предприятиях оптической и оптико-электронной
промышленности;
21
1992 г. – открытие специальности «Лазерная техника и лазерные технологии»,
открытие новых форм подготовки специалистов на факультете (бакалавриат,
магистратура, экстернат);
2002 г. – переход на обучение по Государственным образовательным
стандартам 2-го поколения по направлению «Оптотехника».
2005 г. – начало подготовки бакалавров по направлению «Метрология,
стандартизация и сертификация»,
2007 г. – создание кафедры метрологии.
Авторы-составители:
- декан факультета оптического приборостроения, заслуженный деятель науки и
техники РСФСР, лауреат Премии Правительства России в области науки и техники,
профессор, доктор технических наук Юрий Григорьевич Якушенков;
- заместитель декана факультета оптического приборостроения, доцент кафедры
прикладной оптики, кандидат технических наук Андрей Николаевич Андреев.