▲ Наверх
x

Ещё о специальности в разделе для абитуриентов

Краткая история становления и развития специальности «Оптико-электронные приборы и системы» на кафедре Светотехники МЭИ

Невидимая специальность кафедры светотехники

Автор ― В.Н. МАРТЫНОВ

В конце 60-х годов ХХ века на кафедре Светотехники факультета Электронной техники была организована подготовка инженеров по новой для МЭИ специальности ― «Оптико-электронные системы». Появление этой специальности в целом диктовалось требованием нашего государства увеличить количество и качество инженерных кадров на предприятиях оптического приборостроения оборонной промышленности СССР. Период конца 50-х ― начала 60-х годов прошлого века был периодом все более напряженной «холодной войны» в международных отношениях США и стран НАТО с одной стороны, и СССР и стран Варшавского Договора ― с другой.

В то время для достойного противостояния стране уже недостаточно было количественного перевеса в авиации, танках или ракетной техники, гонка вооружений подошла к рубежу, требующему качественного изменения в оснащении вооруженных сил Советской Армии. Для стратегического, идеологического и теоретического решения этой проблемы были задействованы лучшие научные академические силы страны, а для реализации новых идей, для разработки совершенных приборов и систем, их изготовления и эксплуатации требовались высококвалифицированные инженерные кадры широкого профиля, профессионально подготовленные в областях радиотехники, системотехники, схемотехники, но особое внимание было обращено на подготовку в областях электроники и оптики.

К этому времени были изобретены и изготовлены первые лазеры, осваивались и практически реализовывались так называемые «тонкие технологии», в частности, технологии нанесения и использования тонких пленок, технологии высокого вакуума, лазерные технологии обработки материалов. Активное освоение космоса давало возможность организации орбитальных лабораторий и даже «цехов» по производству особо чистых материалов, материалов с заранее заданными характеристиками и таких, которые могут быть изготовлены только в условиях невесомости. Полупроводниковая миниатюризация элементной базы приборов электронной техники, появление интегральных схем, модулей, а чуть позже ― микропроцессоров позволили значительно уменьшить габариты приборов, производить анализ получаемой информации в режиме реального времени и осуществлять управление сложными системами быстро и с высокой точностью.

60-е годы ― период интенсивного освоения околоземного космического пространства, борьба двух мировых «сверхдержав» за космический приоритет. Космические полеты, особенно пилотируемые, постоянно требовали повышения надежности, точности и эффективности их осуществления, повысились требования к автоматизации наземных и бортовых систем управления полетами, расширения их функциональных возможностей, к полной автоматизации систем космической ориентации и навигации.

Одним из главных направлений в плане реализации правительственных программ технического переоснащения армии и достижения превосходства в космосе представлялось именно в оборудовании объектов оптико-электронными приборами. Особое внимание уделялось разработке приборов (как полностью автоматических, так и с участием человека - оператора) разведки, наблюдения, обнаружения, опознавания и идентификации объектов, приборов поиска и определения координат заданных объектов, слежения за ними, получения информации об их параметрах, и широком классе других, специфичных приборов и систем, позволяющих решать эти задачи. Причем, еще одним важным условием было условие решать поставленные задачи «тихо», незаметно, не давая возможности потенциальному противнику обнаруживать наличие этих приборов.

Приборы и системы, позволяющие выполнять многие из перечисленных функций, использующие радиочастотный диапазон электромагнитных волн, по своим качественным показателям пришли к насыщению. Радиодиапазон к этому времени был практически полностью освоен и, естественным образом, возникла потребность реального освоения микроволнового и оптического излучения. Достоинства приборов, использующих электромагнитное излучение оптического спектрального диапазона, очевидны и достаточно велики, если есть эффективные устройства преобразования этого излучения в электрический сигнал ― фотоэлектрические приемники излучения. Отечественная полупроводниковая электроника того времени начала изготавливать такие фотоприемные устройства, в том числе и электронно-оптические преобразователи излучения высокой чувствительности и хорошего разрешения.

Таким образом, во исполнение постановления Партии и правительства, в СССР значительно увеличился набор абитуриентов в Вузы, осуществляющие подготовку специалистов по электронным, оптическим и смежным с ними специальностям, и организованы новые специальности оптико-электронного направления в подходящих для этого Вузах и на факультетах. Именно таким образом на факультете Электронной техники Московского энергетического института в середине 60-х годов появилась специальность «Оптико-электронные системы» ― шифр 0620. Специалистов этого профиля начали готовить две кафедры МЭИ ― кафедра Физики и кафедра Светотехники. Кафедра Физики стала выпускающей, подготавливающей специалистов в области разработки приборов лазерной техники (специализация 0620 Б), а кафедра Светотехники ― по разработке приборов инфракрасной техники (специализация 0620 А). На кафедре Светотехники был сформирован отдел «Инфракрасной техники», впоследствии переименованный в отдел «Оптико-электронных приборов» (ОЭП).

Решение о подготовке специалистов оптико-электронного направления именно в МЭИ на кафедре Светотехники было вполне обоснованно, так как именно здесь, начиная практически с основания кафедры, под руководством проф. Мешкова В.В., проводилась большая научно-исследовательская работа в области физиологии и психологии зрительного восприятия информации в различных условиях наблюдения. Научная, техническая и преподавательская база кафедры вполне была способна обучению студентов в направлении разработок новых визуальных ОЭП, выдающих информацию в виде изображений для ее анализа человеком-оператором.

Основателем специальности на кафедре был профессор В.В. Трембач, а первым научным руководителем ― доцент Кощавцев Н.Ф. Специальные дисциплины на первых порах вели приглашенные с предприятий ведущие специалисты, Н.В. Васильченко (НИИ Прикладной Физики), Б.И. Шкурский (ЦКБ Геофизика), И.П. Контрольский (Военная академия им. Дзержинского). Специалисты НИИ Прикладной Физики оказывали помощь в постановке лабораторных практикумов.

Итак, «Оборонке» требовались новые, более совершенные приборы ночного видения, теплопеленгаторы, тепловизоры, оптические прицелы и приборы наблюдения, координаторы целей, системы автоматического слежения и сопровождения и т.д. В соответствии с этим и были построены первые учебные планы специальности. На базе общефакультетских и общекафедральных дисциплин основными специализирующими дисциплинами учебного плана новой специальности стали дисциплины, направленные на расчет и разработку ОЭП и систем вышеуказанного назначения: «Основы инфракрасной техники», «Системы преобразования изображений», «Оптические приборы», «Оптико-электронные системы». Предваряли изучение специальных дисциплин соответствующие базовые дисциплины. Во-первых, курс математики читался по усложненной (по сравнению с другими специальностями факультета) программе, во вторых, в программах дисциплин появились разделы, излагающие общую теорию восприятия информации, обнаружения сигналов и анализа изображений, физиологическую оптику и пр. Большое внимание уделялось изучению элементной базы формирования оптико-электронных систем: фотоприемников и фотоприемных устройств, электронно-оптических преобразователей, анализаторов изображения и растров, элементов схемотехники для обработки сигналов, оптических систем приборов и их компонентов.

Первый набор на новую специальность производился из числа студентов третьего курса факультета. В полу шутку ― полу всерьез новую специальность стали называть «невидимой» специальностью кафедры Светотехники. Во-первых, по причине того, что изучались приборы инфракрасного (невидимого) излучения, а во вторых ― выпускники предназначались и распределялись, в основном, в «закрытые» предприятия и организации министерств Оборонной промышленности, Среднего машиностроения, Общего машиностроения, т. е. в так называемые «почтовые ящики». На факультете «невидимая» специальность считалась престижной, успевающие студенты получали более высокую стипендию, поступающую от соответствующих министерств и ведомств. Первый выпуск специалистов состоялся в 1969 году.

В более позднее время (70-е, начало 80-х годов), в период общей модернизации производства в СССР и бурного развития космической техники и космических технологий, в учебных планах специальности появились дисциплины, направленные на разработку приборов космической техники для ориентации и навигации космических аппаратов, оптической связи, а также ОЭП для бесконтактных дистанционных методов управления и контроля качества продукции. Тогда же в учебные планы были включены более серьезные оптические и конструкторско-технологические дисциплины: инженер-разработчик оптико-электронной аппаратуры должен иметь достаточную конструкторскую подготовку для разработки изделий точной механики и оптики. По современным оценкам специалистов около 70% приборов специального назначения, оснащающих современный танк или военный самолет, являются оптико-электронными приборами.

Специальность в 1978 г. получила название «Оптические и оптико-электронные приборы», а позднее, после перехода института в систему трехступенчатого образования, стала называться «Оптико-электронные приборы и системы».

Для усиления в области оптической и конструктивной подготовки выпускаемых специалистов на кафедру были приглашены работать Т.И. Якушенкова ― высококвалифицированный оптик-профессионал, пришедшая к нам с Оптико-механического факультета МИИГАиК, и А.А. Коробов ― конструктор с факультета Приборостроения МГТУ им. Н.Э. Баумана. В отделе ОЭП кафедры были поставлены новые оптические и конструкторские лабораторные практикумы.

В то же время в отделе подросли и начали «остепеняться» собственные молодые преподаватели: С.С. Романов, А.А. Григорьев, В.Н. Мартынов, В.П. Будак, А.А. Васьковский. При активном участии В.П. Будака в отделе появилось научное направление, относящееся к исследованию и моделированию процессов переноса излучения в средах. Особенную эффективность это направление получило с развитием средств вычислительной техники, в частности быстродействующих компьютеров с большой информационной емкостью. Практическое применение результатов таких исследований может быть как достаточно глобальным ― разработка приборов экологического мониторинга атмосферы Земли, исследования поверхности планеты из космоса с целью наблюдения динамики ее изменения, разведки полезных ископаемых и т.д. ― так и «приземленным» ― например, для разработки активно-импульсных приборов наблюдения для работы в условиях плохой видимости (дождь, туман, смог) или приборов пространственно-оптического анализа характеристик материалов.

Тесные связи с государственными предприятиями и организациями, во многих из которых уже работали наши первые выпускники, позволили проводить на кафедре целые серии НИР, касающихся разработке новых ОЭП, разнообразного назначения. В научную деятельность отдела ОЭП в традиционных и новых направлениях в 80-е и начале 90-х годов активно привлекались студенты специальности, широкий диапазон тем научно-исследовательского и прикладного характера породил многочисленных аспирантов. В этот период было защищено много кандидатских диссертаций, подготовлено для преподавательской и научной деятельности в отделе 5 молодых научных работников.

И вот грянула Перестройка, а вслед за ней конверсия многих государственных предприятий, а далее ― всем известные политические и экономические изменения революционного характера. Многие предприятия оборонной промышленности сохранились, но в совершенно своеобразном виде, так что в 90-е годы востребованность выпускаемых кафедрой инженеров оптико-электронного профиля резко упала. В стране вообще резко понизился рейтинг высшего технического образования. Обычно высокий для технических вузов (2,5 ― 4 человека на место, в зависимости от специальности) конкурс абитуриентов в МЭИ снизился почти до «единицы», Государственному комитету по образованию пришлось наполовину уменьшать план приема. Пришлось и нам перестраиваться в ногу со временем и пытаться вводить «конверсию» в учебный процесс. Изменилась направленность учебных планов; центр тяжести сместился в экологическое, бытовое и медицинское оптико-электронное приборостроение, видеотехнику, компьютерное моделирование, видеоэлектронику и волоконную оптику, т.е. те современные сектора оптико-электронного приборостроения, которые могут иметь как военное, так и гражданское применения. Таким образом, в середине 90-х годов, в рамках специальности «Оптико-электронные приборы и системы» появилась специализация под названием «Видеоэлектроника». В соответствии с этим, учебные планы специальности были скорректированы и в них появились новые дисциплины: «Компьютерная графика», «Цифровая обработка изображений», «Устройства записи и воспроизведения видеоинформации», «Волоконно-оптические линии передачи информации», «Оптико-электронные приборы для медицины», «Микропроцессорная техника», «Применение международной сети Интернет в инженерной практике» и др.

Появление новой специализации, организация профильной довузовской подготовки в двух подмосковных школах, а также рекламные кампании в период работы Приемной комиссии сыграли свою положительную роль. Однако глобальная экономическая государственная политика по отношению к высшему образованию привела к тому, что все профессионально подготовленные молодые кадры с кафедры ушли, кто в торговлю, кто в коммерцию. Остались одни «ветераны» отдела ОЭП. Для восполнения преподавательского состава отдела были приглашены специалисты предприятий, в частности, для ведения курса «ОЭП для медицины» ― д.т.н, проф. Ларюшин А.И. (НИИ «Полюс»).

Научная деятельность отдела ОЭП в этот период несколько затормозилась по тем же причинам (отсутствие заказов, а следовательно финансирования, недостаток молодых научных работников). Тем не менее, энтузиазм наших «ветеранов», а также появление негосударственных предприятий, разрабатывающих и изготовляющих ОЭП, пользующиеся спросом на рынке, с которыми установились деловые партнерские отношения, заключения с ними договоров о проведении НИР и ОКР, позволили отделу использовать накопленный научный потенциал и развиваться дальше, осваивая новые информационные технологии в оптике. Появились новые доктора технических наук: защитили докторские диссертации В.П. Будак и А.А. Григорьев.

Еще одним неожиданным и нежелательным «подарком» для кафедры в 2000 году стал отказ Учебного управления МЭИ продлить лицензию на выпуск специалистов по нашей специальности. Где-то «Там», на министерско-чиновничьем уровне, очевидно, посчитали, что оптике не место в энергетическом институте. Пришлось опять «перестраиваться» и организовывать открытие новой специальности в рамках факультета Электронной техники, все выпускающие кафедры которого ведут подготовку специалистов по бакалаврскому направлению «Электроника и микроэлектроника».

Два года усилий заведующих кафедр Физика-1 ― Евтихиевой О.А ― и Светотехники ― Атаева А.Е. ― , а также ряда преподавателей этих кафедр, увенчались успехом: в октябре 2002 года в Министерстве образования был подписан приказ о создании новой инженерной специальности «Квантовая и оптическая электроника». К настоящему времени (2011 г.) разработан уже учебный план второго поколения, по которому будут обучаться (вернее, уже обучаются) абитуриенты приема 2010 г. Базовая общефакультетская и кафедральная подготовка на младших курсах, в основном, сохранена прежней, а вот базовая специальная и специализированная имеет информационную направленность, соответствующую современному состоянию уровня информационных технологий в видеоэлектронике. Планируемые дисциплины обучения студентов-старшекурсников стали более разнообразными. В таблице приведены фрагменты учебных планов разных периодов существования специальности оптико-электронного направления.

За время работы отдела ОЭП (более 40 лет) на кафедре Светотехники по специальности «Оптико-электронные приборы и системы» было подготовлено и выпущено более 600 инженеров, защищено 15 кандидатских и 3 докторских диссертации, опубликовано более 1000 научных статей, издано более 60 наименований учебных пособий, курсов лекций по дисциплинам специальности, описаний лабораторных практикумов, учебно-методических пособий. Ряд выпускников первых лет занимают ответственные должности на предприятиях оптико-электронного приборостроения: С.П Белоусов (выпуск 1975 г.) ― главный конструктор ОАО «Лыткаринский завод оптического стекла», Д.С. Соколов (выпуск 1970 г.) ― Зам. Генерального директора по научной работе ОАО НИИ Электронных приборов. Наверняка, есть и другие выпускники, которыми можно гордиться, но связь с которыми, к сожалению, потеряна; 8 ― 10 % выпускников в период 70-х ― 80-х годов распределялись на предприятия по всему Советскому Союзу.

Итак, «невидимая» специальность на кафедре Светотехники получила новое название, а может быть даже второе рождение, однако коллектив, состоящий в основном из «ветеранов», остался прежний, и по прежнему продолжает специализированное обучение студентов уже в новом направлении, продиктованным временем, и продолжает заниматься научной работой.

Анализ мировой научной и технической литературы показывает, что квантовая и оптическая электроника активно выходит на одно из передовых направлений развития современного приборостроения. Доказательством этого является то, что в таких всемирно известных регулярных научно-технических журналах как «Applied Optics», «Optical Engineering», «Vision Research», «Journal Optical Society of America», «JEEE Trans Communications» и ряде других, в последние годы львиная доля публикаций посвящена современным проблемам и исследованиям именно в этой области. Принципы построения приборов ХХI века основаны на взаимном проникновении оптики и электроники.

Стремительное развитие информационных и телекоммуникационных систем требует уже сейчас соответствующих дипломированных специалистов, а в перспективе потребует еще большого их количества. Просматриваются современные и перспективные направления использования инженеров специальности «Квантовая и оптическая электроника» в разработке, проектировании, исследовании и эксплуатации следующих приборов и систем:

  • 1. Приборы и системы генерации оптического излучения на базе гетерогенных лазеров.
  • 2. Системы, использующие аналоговые и цифровые методы обработки оптической информации.
  • 3. Приборы оптической записи, хранения, обработки и воспроизведения информации большого объема.
  • 4. Приборы космического базирования для экологического мониторинга Земли.
  • 5. Оптические и волоконно-оптические сенсорные устройства и системы.
  • 6. Волоконно-оптические линии передачи информации.
  • 7. Электронные системы преобразования и обработки оптических изображений.
  • 8. Системы неразрушающего контроля в оптической области спектра.
  • 9. Прецизионные измерительные оптико-электронные приборы и системы.
  • 10. Адаптивные системы квантовой и оптической электроники.
  • 11. Системы обработки информации на базе монокристаллических структур, в том числе многоэлементных и матричных фотоприемных устройств высокого разрешения.
  • 12. Системы наведения и управления носителя по лучу.
  • 13. Приборы для робототехники.
  • 14. Приборы и датчики охранных систем и систем пожарной сигнализации, систем оповещения в других аварийных или нестандартных (чрезвычайных) ситуациях.

Изложенный перечень определил направление построения программ основных дисциплин специальности в учебном плане 2011 года. Широкий профиль теоретической и технической базовой подготовки в сочетании с направленностью в оптико-электронное приборостроение позволят использовать выпускников как в военных, так и гражданских потребностях страны.