Перейти на сайт факультета Перейти на сайт университета Кафедра оптики и биофотоники

История Кафедры

Марк Львович КацИстория кафедры оптики и биомедицинской физики начинается со дня ее создания как кафедры оптики 5 мая 1946. Организовал кафедру тогда еще кандидат наук специалист по оптике щелочно-галоидных кристаллов Марк Львович Кац. М.Л. Кац заложил основы оптического образования и науки не только в СГУ, но и во всех вузах, научных учреждениях и предприятиях г. Саратова. Он успешно заведовал кафедрой, осуществляя методическое руководство оптической наукой в Саратове, вплоть до 1 октября 1980 г.

В период становления кафедры М.Л Кац и его ученики – аспиранты и молодые преподаватели – разрабатывали физические основы оптики и спектроскопии щелочно-галоидных кристаллов. В частности, для исследования центров окраски в щелочно-галоидных кристаллах М.Л. Кацем был разработан метод термического высвечивания, который и до настоящего времени является одним из основных методов исследования локальных уровней захвата в кристаллофосфорах. Основные результаты этой работы были опубликованы в ДАН СССР, 58, 1935, 1947; 61, 817, 1948; ЖЭТФ, 20, 116, 1950; Изв. АН СССР сер. Физическая, 15, 667, 1957, и других академических журналах. Впервые М.Л. Кацем была высказана идея, получившая затем экспериментальное подтверждение как в его работах, так и в работах других физиков, о возможности существования атомарных центров в решетке щелочно-галоидных кристаллов, активированных ионами тяжелых металлов (ЖЭТФ, 23, 720, 1952; ДАН СССР, 85, 750, 1952; Оптика и спектроскопия, 1, 198,1956; Изв. АН СССР сер. Физическая, 21, 553, 1957).

В 1960 году вышла монография М.Л. Каца «Люминесценция и электронно-дырочные процессы в фотохимически окрашенных кристаллах щелочно-галоидных соединений», по которой им в 1961 году была защищена докторская диссертация. Эта монография долгие годы оставалась настольной книгой многих физиков, занимающихся исследованием щелочно-галоидных кристаллов. Среди учеников М.Л. Каца, занимающихся вопросами люминесценции щелочно-галоидных кристаллов можно отметить А.С. Андрианова, Л.А. Кириллова, В.К. Никольского, Г.И. Асеева, К.Е. Гюнсбург, Л.И. Голубенцеву, В.И. Кочубея, и Н.П. Звездову. В 1964 году в соавторстве с М.А. Ковнером и Н.К. Сидоровым. М.Л. Кац пишет монографию «Оптические квантовые генераторы», которая была первой в СССР монографией, посвященной совершенно новой в то время проблеме - лазерной физике. В 1967 А.Г. Величко под руководством М.Л. Каца и Н.К. Сидорова защитил одну из первых в СССР и первую в Саратове диссертацию по лазерной физике. При непосредственном участии М.Л. Каца в Саратовском университете создается сильная школа по лазерной физике, которая до сих пор успешно развивается его учениками профессорами В.В. Тучиным и Л.А. Мельниковым, а также профессором В.Л. Дербовым, много лет проработавшим на кафедре оптики и подготовившим в этот период свою докторскую диссертацию.

М.Л. Кац был автором 256 статей и 2 монографий, он подготовил 38 кандидатов наук и 2 докторов наук. В течение 9 лет он работал деканом физического факультета СГУ, два года работал проректором СГУ. Он был блестящим лектором, читал общие курсы лекций по оптике и атомной физике и целый ряд специальных курсов лекций, включая лекции по люминесценции жидких и твердых тел. Долгие годы он был научным руководителем отдела оптики и спектроскопии НИИ механики и физики при СГУ, руководил городским научным семинаром по спектроскопии. Наряду с работами по люминесценции с 1949 года на кафедре проводились теоретические и экспериментальные исследования по молекулярной спектроскопии и молекулярной оптике. Выполнены важные теоретические работы в области колебательных спектров молекул и молекулярной оптики (Л.М. Свердлов, А.В. Бравин, В.И Березин, М.Д. Элькин, Ю.И. Недранец, В.В. Ганин, К.В. Березин, Н.К. Сидоров, Н.В. Богачев, В.Л. Дербов), а также систематические экспериментальные исследования по инфракрасным спектрам органических соединений (А.Г. Финкель) и спектрам комбинационного рассеяния света (Н.К. Сидоров, Л.С. Стальмахова, Л.М. Калашникова, Ю.П. Синичкин, М.И. Лобачев, М.Ю. Ромакина). Эти работы опубликованы в ведущих оптических журналах и внесли значительный вклад в теорию строения молекул и в практическое применение молекулярной спектроскопии.

Кафедра традиционно уделяла большое внимание к нуждам промышленных предприятий города. Начиная с пятидесятых годов, на кафедре работал семинар по прикладной спектроскопии для работников производственных предприятий и научно-исследовательских институтов города (В.К. Никольский, А.Г. Финкель). Были выполнены важные работы по выяснению состава нефти и нефтепродуктов (Н.К. Сидоров, А.Г. Финкель, Л.С. Стальмахова). Кафедра принимала активное участие в решении проблем, связанных с производством газоразрядных лазеров. При участии кафедры был создан один из первых в стране лазеров, которые использовались в учебных целях и в лабораториях (Л.И. Видро), были разработаны методы спектральной диагностики активной среды газовых лазеров (В.А. Седельников, А.Г. Величко, В.И. Цой). В связи с широким использованием жидких кристаллов проводились работы по исследованию структуры и оптических свойств жидких кристаллов (А.Г. Финкель, В.И. Цой, Ю.П. Турбин, С.И. Татаринов, Г.В. Симоненко, Д.А. Яковлев). Созданы системы компьютерного проектирования электрооптических характеристик жидкокристаллических индикаторов, отвечающая мировому уровню система оптимизации и моделирования жидкокристаллических дисплеев.

Николай Константинович СидоровС 1979 по 1983 год руководителем кафедры был профессор Н.К.Сидоров, известный специалист в области спектроскопии и нелинейной оптики. Кроме исследований по люминесценции кристаллов стали проводиться исследования по молекулярной люминесценции, изучались спектры поглощения углеводородов и гетероциклических соединений, теоретически рассчитывались колебательные спектры в связи с электронной структурой молекул. Много работ было посвящено исследованию спектров комбинационного рассеяния в жидкостях и растворах (Н.К. Сидоров и др.). Кроме того, стали широко исследоваться жидкокристаллические вещества, их спектральные и оптические характеристики. Был создан комплекс компьютерных программ для моделирования характеристик устройств отображения информации на ЖК (В.И. Цой, А.Г. Финкель и др).

Валерий Викторович ТучинВ настоящее время кафедрой заведует ученик М.Л. Каца доктор физико-математических наук, Заслуженный деятель науки РФ, академик РАЕН, Соросовский профессор В.В. Тучин. Круг его научных и педагогических интересов лежит в области биологической и медицинской физики, биофотоники, физики лазеров, физики оптических и лазерных измерений. В.В. Тучин и его ученики (проф. Л.А. Мельников, проф. Ю.П. Синичкин, доц. Г.Г. Акчурин, Э.М. Рабинович и др.) внесли значительный вклад в теоретическое и экспериментальное изучение динамических и флуктуационных процессов в лазерах. Эти исследования имеют не только фундаментальное значение с точки зрения выявления принципов стохастизации излучения оптических генераторов, но и важное прикладное значение, в частности, для разработки новых типов лазеров с низким уровнем флуктуаций излучения, большим сроком службы, для создания высокоэффективных устройств контроля и управления параметрами генерации, а также устройств для лазерной спектроскопии и диагностики. Фактически В. В. Тучиным и его учениками в значительной мере был решен ряд проблем теории динамических и флуктуационных процессов в лазерах, относящихся к параметрическим воздействиям (технические флуктуации). Основные результаты исследований обобщены в монографиях В.В. Тучина «Флуктуации в газовых лазерах», Саратов, Изд-во Саратовск. ун-та, 1981 и «Динамические процессы в газоразрядных лазерах», М., Энергоатомиздат, 1990.

В середине девяностых годов в СГУ под руководством проф. В. В. Тучина и Л.А. Мельникова и их непосредственном участии были развернуты широкие исследования в области нелинейной динамики и динамического хаоса в лазерных и волоконно-оптических системах, предназначенных для передачи информации и использования в качестве датчиков физических величин, в других сложных лазерных системах, таких как многомодовые лазеры с вынужденной и спонтанной синхронизацией мод, в лазерах с насыщающимися поглотителями, в лазерах с синхронной накачкой и пр., а также в области исследования процессов возникновения и развития хаоса в оптических полях, формируемых при рассеянии некогерентных и когерентных пучков оптически неоднородными объектами с фрактальными свойствами. В этих работах приняли участие молодые сотрудники и аспиранты кафедры В.Ю. Торонов, С.А. Татаркова, Г.Н. Татарков, А.А. Соколов и др. Основные результаты опубликованы в международных и российских изданиях. Некоторые результаты были обобщены в специальном выпуске журнала «Известия вузов. Прикладная нелинейная динамика»: «Нелинейная динамика лазеров и оптических систем, 1995, т. 3, № 6, который вышел в виде отдельного издания SPIE CIS Book of Selected Papers «Nonlinear Dynamics in Laser and Optical Systems», Bellingham, USA, 1997.

Кафедра оптики обеспечивает преподавание оптики, атомной физики и биофизики, проводит подготовку по специальностям: физика, биохимическая физика, медицинская физика со специализациями: лазерная физика и нелинейная оптика; биомедицинская оптика и лазерная биофизика; информационные технологии и математическое моделирование в медицине; обеспечивает чтение общих курсов лекций по оптике, атомной физике, биофизике, физической химии, биохимии и молекулярной биологии, общей биологии, ведет подготовку бакалавров по направлению физика. На кафедре работают одиннадцать профессоров докторов наук: Тучин В.В., Зимняков Д.А., Кочубей В.И., Максимова И.Л., Рябухо В.П., Ульянов С.С., Хлебцов Н.Г., Синичкин Ю.П., Галанжа Е.И., Тучин С.В., Березин К.В.; девять доцентов кандидатов наук: Акчурин Г.Г., Башкатов А.Н., Генина Э.А., Голубенцева Л.И., Симоненко Г.В., Перепелицына О.А., Правдин А.Б., Федосов И.В., Чернова С.П.; ведущий инженер, секретарь кафедры Лакодина Н.А. и инженеры: Виленский М.А., Акчурин А.Г., Максимова Л., Жестков Д.М. На кафедре действуют две учебные лаборатории: лаборатория биофизики (зав. лабораторией Долотов Л.Е.) и лаборатория атомной физики и квантовой электроники (зав. лабораторией Лычагов В.В.)

Базами практики и специализированного обучения студентов кафедры оптики и биомедицинской физики являются научно-образовательный институт оптики и биофотоники при СГУ, научно-образовательный центр Министерства образования и науки и американского фонда гражданских исследований «Нелинейная динамика и биофизика» при СГУ, филиалы кафедры оптики и научные лаборатории Саратовского научного центра Российской академии наук, а также научные центры и лаборатории Саратовского медицинского университета.

Научные направления кафедры, лежащие в основе образовательных программ, включают: биомедицинскую оптику и биофизические основы лазерной диагностики и терапии, когерентную оптику, оптику случайно неоднородных и рассеивающих сред, физику лазерных и оптических измерений, голографию и оптическую обработку информации, физику лазеров, нелинейную динамику лазеров и оптических систем, оптику жидких кристаллов, атомную и молекулярную спектроскопию.

На кафедре основано биофизическое направление непрерывной подготовки специалистов, разработаны концепции учебного плана для студентов и аспирантов, в помощь студентам, аспирантам и докторантам изданы монографии, обзоры литературы в ведущих научных журналах, специальные выпуски журналов, книги по специальности, учебные пособия по «горячим» направлениям медицинской физики биомедицинской оптики.

Уже с 1981 года на кафедре оптики ведутся исследования в области биомедицинской оптики и лазерной медицины (Л.П. Шубочкин, И.Л. Максимова, В.В.Тучин). Были разработаны оптические модели тканей глаза, освоены методики лазерной диагностики в офтальмологии.

С 1989 года на кафедре развивается направление, связанное с разработкой физических основ лазерных и оптических измерений, оптикой спеклов, голографической и спекл-интерферометрией (В.П. Рябухо, Д.А. Зимняков, С.С. Ульянов).

С начала 90-х годов группой сотрудников кафедры стала разрабатываться новая тема - проявление в оптике так называемой геометрической фазы (ГФ), в соавторстве с теоретиками из ОИЯИ (г. Дубна) впервые в отечественной литературе был опубликован обзор по ГФ в оптике и квантовой механике. В эти же годы началось активное изучение лазерного воздействия на новые объекты - экзотические атомы с участием античастиц (В.Л. Дербов, Л.А. Мельников).

2000В конце 1998-го года на базе кафедры оптики произошло образование новой кафедры «Лазерной и компьютерной физики» под руководством профессора Л.А. Мельникова.

За время существования кафедры оптики защищено 12 докторских и свыше 60 кандидатских диссертаций. Сотрудниками кафедры за последние 10 лет опубликовано более 30 монографий и сборников статей. При кафедре работает докторантура и аспирантура по специальностям 01.04.05 - Оптика, 01.04.21- Лазерная физика, 03.00.02 - Биофизика (физико-математические и медицинские науки), работают диссертационные советы по защите кандидатских и докторских диссертаций. Кафедра имеет давние связи с ведущими центрами оптической науки России, стран СНГ, США, Японии, стран Европы. Кафедра является членом международного лазерного центра при МГУ, лазерного центра России, международного общества по оптике SPIE.

Шесть сотрудников кафедры являются Соросовскими профессорами и доцентами. Многие студенты и аспиранты, выпускники кафедры оптики, были стипендиатами Президента РФ и лауреатами международных конкурсов, а также Соросовскими студентами и аспирантами. При кафедре оптики создано и активно работает студенческое отделение Международного общества по оптической технике (SPIE Student Chapter). Успешные студенты и аспиранты имеют возможность стажироваться и проводить научные исследования в научных лабораториях университетов России, Европы, США и Китая.

Кафедра имеет давние связи с ведущими центрами оптической и биофизической науки: Московским, Санкт-Петербургским, Белорусским и Черновицким университетами, Кранфилд университетом (Англия), Свободным университетом Берлина, Гумбольдтским университетом (Германия), Университетом Оулу (Финляндия), Медицинским университетом в Галвестоне (США), Пенсильванским университетом (США), университетами науки и технологий г. Ухани (КНР) и Гонг Конга, Тианжин университетом (КНР), университетами Сингапура и многими др.

Кафедра оптики СГУ включена в Международный реестр вузов мира, ведущих подготовку в области оптического образования (Optics Education, SPIE, 1999-2005).

Коллектив кафедры оптики способствовал укреплению оптической науки и образования в СГУ и в Саратове, многие выпускники и сотрудники кафедры работали и продолжают работать заведующими лабораторий в Саратовском научном центре РАН (Н.Г. Хлебцов, Л.А. Мельников, В.П. Рябухо, В.В. Тучин) и зав. кафедрами (Л.М. Свердлов, В.И. Березин, Л.А. Мельников, В.Л. Дербов, М.Д. Элькин). 22 марта 2005 году кафедра оптики была переименована в кафедру оптики и биомедицинской физики. Новое название отражает основные направления научных исследований и подготовки специалистов, которые сложились на кафедре к настоящему времени.