Фотоника журнал. Достижения в области фотоники: от фундаментальных исследований до прикладных технологий

Каковы последние достижения в области фотоники и оптоэлектроники. Как развиваются технологии оптической связи и обработки информации. Какие новые применения находят фотонные устройства в медицине, промышленности и других сферах. Какие перспективные направления исследований существуют в фотонике на сегодняшний день.

Содержание

Фундаментальные исследования в области фотоники

Фотоника как наука о генерации, детектировании и управлении светом продолжает активно развиваться. Ученые по всему миру проводят фундаментальные исследования, направленные на более глубокое понимание взаимодействия света с веществом на квантовом уровне.

Одно из перспективных направлений — исследование топологических фотонных структур. Они обладают уникальными свойствами и могут найти применение в квантовых вычислениях и защищенных коммуникациях. Ученые изучают возможности создания топологических изоляторов света и управления краевыми состояниями в фотонных кристаллах.


Другая важная область — нелинейная нанофотоника. Исследователи разрабатывают новые наноструктурированные материалы с усиленными нелинейно-оптическими свойствами. Это открывает возможности для создания сверхкомпактных источников когерентного излучения и оптических переключателей для обработки информации на чипе.

Развитие технологий интегральной фотоники

Интегральная фотоника — одно из наиболее быстро развивающихся направлений. Ученые и инженеры работают над созданием полностью оптических интегральных схем, способных заменить электронные компоненты в вычислительных и телекоммуникационных системах.

Какие основные достижения можно отметить в этой области?

  • Разработка высокоэффективных кремниевых модуляторов и детекторов для оптических межсоединений в микропроцессорах.
  • Создание фотонных нейроморфных схем для аппаратной реализации алгоритмов искусственного интеллекта.
  • Интеграция лазерных источников на основе III-V материалов с кремниевыми волноводными структурами.
  • Разработка программируемых фотонных интегральных схем для реконфигурируемых оптических сетей.

Интегральная фотоника позволяет объединить различные оптические компоненты на одном чипе, что открывает путь к созданию компактных и энергоэффективных фотонных устройств.


Прогресс в области оптических коммуникаций

Оптическая связь остается одним из важнейших применений фотоники. Постоянно растущие объемы передаваемых данных требуют разработки новых технологий для увеличения пропускной способности оптических сетей.

Среди последних достижений в этой области можно выделить:

  • Использование пространственного мультиплексирования в многосердцевинных и маломодовых оптических волокнах.
  • Разработку когерентных оптических систем связи со скоростью передачи данных более 1 Тбит/с на одной длине волны.
  • Создание полностью оптических усилителей и регенераторов сигнала для дальней связи.
  • Развитие технологий квантовых коммуникаций для абсолютно защищенной передачи информации.

Новые решения позволяют значительно увеличить емкость существующих оптических линий связи и создать сети нового поколения для поддержки технологий 5G/6G и интернета вещей.

Применение фотоники в медицине

Фотонные технологии находят все более широкое применение в медицине, открывая новые возможности для диагностики и лечения заболеваний. Какие инновационные разработки появились в этой области в последнее время?


  • Оптическая когерентная томография сверхвысокого разрешения для неинвазивной диагностики.
  • Мультимодальные оптические системы визуализации для интраоперационного контроля в хирургии.
  • Оптогенетические методы для управления нейронной активностью в мозге.
  • Фотодинамическая терапия с использованием наночастиц для точечного воздействия на раковые клетки.

Применение фотоники позволяет разрабатывать новые малоинвазивные методы диагностики и лечения, повышая эффективность медицинской помощи.

Фотоника в производственных технологиях

Лазерные и оптические технологии играют все большую роль в современном производстве. Они позволяют создавать высокоточные изделия и обрабатывать самые разнообразные материалы.

Среди новых разработок в этой сфере можно отметить:

  • Аддитивные технологии лазерного выращивания трехмерных металлических изделий.
  • Сверхбыстрые лазерные системы для прецизионной микрообработки.
  • Оптические сенсоры и системы машинного зрения для контроля качества.
  • Лазерные технологии модификации поверхности для придания новых свойств материалам.

Фотонные технологии позволяют создавать более эффективные и экологичные производственные процессы, повышая конкурентоспособность промышленности.


Перспективные направления исследований в фотонике

Фотоника продолжает активно развиваться, открывая новые горизонты для фундаментальных и прикладных исследований. Какие направления считаются наиболее перспективными на ближайшие годы?

  • Квантовые технологии на основе одиночных фотонов для вычислений и коммуникаций.
  • Оптомеханические системы для прецизионных измерений и детектирования гравитационных волн.
  • Метаматериалы и метаповерхности с управляемыми оптическими свойствами.
  • Нейроморфная фотоника для создания оптических искусственных нейронных сетей.
  • Интеграция фотоники с другими технологиями (плазмоника, спинтроника, магноника).

Исследования в этих областях могут привести к революционным открытиям и созданию принципиально новых технологий обработки информации и взаимодействия со светом.

Вклад российских ученых в развитие фотоники

Российские научные школы вносят значительный вклад в развитие мировой фотоники. В каких направлениях работают отечественные исследователи?

  • Разработка волоконных лазеров сверхвысокой мощности.
  • Создание фотонных интегральных схем на основе нитрида кремния.
  • Исследования нелинейно-оптических эффектов в микрорезонаторах.
  • Разработка компактных терагерцовых источников излучения.
  • Квантовые коммуникации и квантовая криптография.

Работы российских ученых получают международное признание и способствуют укреплению позиций страны в развитии передовых фотонных технологий.


Проблемы и вызовы в развитии фотоники

Несмотря на значительный прогресс, перед исследователями в области фотоники стоит ряд серьезных вызовов. Какие проблемы требуют решения для дальнейшего развития этой науки и технологии?

  • Повышение эффективности преобразования электрической энергии в оптическую в источниках света.
  • Создание эффективных оптических элементов памяти для полностью оптических вычислений.
  • Разработка технологий трехмерной интеграции фотонных компонентов.
  • Повышение чувствительности и быстродействия фотодетекторов.
  • Создание эффективных источников одиночных и запутанных фотонов.

Решение этих и других проблем позволит реализовать потенциал фотоники в полной мере и создать технологии будущего на основе управления светом.

Заключение

Фотоника продолжает стремительно развиваться, охватывая все новые области науки и техники. От фундаментальных исследований взаимодействия света с веществом до прикладных разработок в области оптических коммуникаций, медицины и промышленности — везде фотонные технологии открывают новые возможности.


Междисциплинарный характер фотоники, объединяющей достижения физики, химии, материаловедения и инженерных наук, способствует появлению прорывных решений на стыке различных областей знания. Это делает фотонику одним из ключевых направлений развития науки и технологий в XXI веке.


Biomedical Photonics

Текущий выпуск

Том 11, № 4 (2022)

Скачать выпуск PDF (English)

ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ 

Эффективность in vitro инактивации бактерий Bacillus subtilis и Escherichia coli в стерилизаторах с использованием облучения в фиолетовой области

A. K. Yaqubi, S. D. Astuti, P.A.D. Permatasari, N. Komariyah, E. Endarko, A. H. Zaidan

PDF (Eng)

4-10 64

Аннотация

Инактивация бактерий может быть выполнена с использованием метода, называемого фотодинамической инактивацией, в основе которого лежит активация фотосенсибилизатора светом определенного спектра. Целью данного исследования является определение эффективности светодиодов с излучением в фиолетовой области спектра для фотоинактивации бактерий

Bacillus subtilis и Escherichia coli, а также определение оптимальной плотности энергии воздействия. При облучении были использованы два изменяемых параметра. Первый параметр – это расстояние от источника облучения до облучаемой поверхности (3 см, 6 см, 9 см и 12 см). Второй параметр – время облучения (30, 60, 90 и 120 мин). Для подсчета количества колоний использовали метод общего подсчета чашек (Total Plate Count). При анализе данных использовали статистические тесты, а именно тест One Way Anova (дисперсионный анализ). Результаты этого исследования показали, что светодиодное излучение в фиолетовой области спектра с длиной волны 395 нм вызывало снижение log КОЕ/мл бактерий
Bacillus
subtilis и Escherichia coli. Воздействие на бактерии Bacillus subtilis показало более высокий процент смертности, чем для бактерий Escherichia coli. Лучшие результаты были получены при расстоянии до источника облучения 3 см, плотности энергии 524 Дж/см2, и времени воздействия светодиода 120 мин. В этом режиме было инактивировано 98,5% бактерий Bacillus subtilis и 94,3% бактерий Escherichia coli.

Разработка метода оценки глубины проникновения этосом с метиленовым синим в кожу при аппликационном применении и фотодинамическим воздействии

А. Г. Логинова, И. С. Никитенко, Г. В. Тихоновский, А. С. Скобельцин, А. В. Войтова, В. Б. Лощенов

PDF (Eng)

11-18 67

Аннотация

В широком спектре литературных источников сообщается о потенциальных преимуществах трансдермальной доставки лекарственных веществ. Среди данных преимуществ выделяют следующие – минимальная травматичность, снижение побочных эффектов, предотвращение деградации или метаболизма в желудочно-кишечном тракте или печени. Однако трансдермальная доставка большинства молекул часто исключается из-за барьерной функции кожи, которая препятствует проникновению экзогенных веществ. Для преодоления данного барьера и увеличения кожного поглощения могут быть использованы этосомальные комплексы, с помощью которых возможно проникновение в глубокие слои кожи и/или системное кровообращение. Данная работа посвящена разработке неинвазивного метода оценки глубины проникновения этосом с метиленовым синим в кожу при аппликационном применении и фотодинамическом воздействии. Именно метиленовый синий был выбран в качестве фотосенсибилизатора (ФС) в работе, поскольку имеется достаточное количество публикаций о его положительном влиянии на восстановление дыхательной цепи клеток различных органов и, тем самым восстановлении их метаболизма. Кроме того, метиленовый синий проявил себя как эффективный ФС, разрушающий патогенные микробы и вирусы, в том числе вирус SARS-CoV-2. Однако для более эффективной терапии Covid-19 и антибиотикорезистентных микробных заболеваний требуется проникновение метиленовый синий в сосудистую систему эпидермиса или слизистой ткани. На данный момент существующие методы оценки глубины проникновения фотосенсибилизаторов являются трудоёмкими и требуют использования кожи животных или модельных образцов. В работе была использована система ЛЭСА-01 БИОСПЕК со специально разработанными оптическими адапторами, позволяющими оценивать интенсивность флуоресценции препарата на поверхности кожи и на глубине до 2 мм.

Фотодинамическая терапия при раке полости рта у соматически отягощенных больных

Ю. А. Панасейкин, В. Н. Капинус, Е. В. Филоненко, В. В. Полькин, Ф. Е. Севрюков, П. А. Исаев, С. А. Иванов, А. Д. Каприн

PDF (Eng)

19-24 72

Аннотация

В настоящей работе продемонстрирован опыт радикального лечения соматически отягощенных пациентов с плоскоклеточным раком слизистой оболочки полости рта при помощи фотодинамической терапии. Проведено лечение двух соматически отягощенных пациентов (ВИЧ инфекция с ассоциированной легочной гипертензией высокой степени и выраженной кардиальной патологией), которым было не показано выполнение обширных хирургических вмешательств и/или проведение агрессивной химиолучевой терапии в связи с наличием выраженной сопутствующей патологии. У обоих пациентов был диагностирован плоскоклеточный рак слизистой оболочки полости рта, распространенность опухолевого процесса соответствовала стадии I сT1N0M0. Пациентам была выполнена фотодинамическая терапия с фотосенсибилизатором хлоринового ряда в дозе 1,0 мг/кг. Параметры облучения: выходная мощность – 1,5 Вт, плотность мощности – 0,31 Вт/см2, световая доза – 300 Дж/см2. После одного курса фотодинамической терапии у обоих пациентов диагностирована полная резорбция первичного опухолевого очага (по RECIST 1.1), но в первом клиническом случае был проведен повторный курс фотодинамической терапии в связи с сочетанной патологией слизистой оболочки полости рта – множественными очагами лейкоплакии. В результате лечения так же была отмечена полная регрессия всех очагов лейкоплакии. Основным нежелательным явлением являлась боль в течение первых 5-7 дней после вмешательства, успешно купируемая ненаркотическими анальгетиками. Период наблюдения (IQR) пациентов составил 12 и 18 мес соответственно, без признаков рецидива и метастазов. Благодаря использованию методики фотодинамической терапии у пациентов удалось избежать проведения обширных хирургических вмешательств, а также отказаться от агрессивной схемы химиолучевой терапии, как альтернативы хирургической методике. Фотодинамическая терапия является малоинвазивной методикой радикального лечения локализованного плоскоклеточного рака полости рта с минимальным количеством осложнений, поэтому особенно актуальной эта методика является у пациентов с выраженной сопутствующей патологией.

Прогнозирование влияния фотодинамической терапии на выживаемость у пациентов с IV стадией злокачественных новообразований поджелудочной железы

А. Е. Цеймах, С. Г. Штофин, В. А. Куртуков, В. Н. Теплухин, Я. Н. Шойхет, М. Е. Цеймах

PDF (Eng)

25-31 42

Аннотация

В работе представлены результаты исследования выживаемости в двух сопоставимых группах больных после комплексного паллиативного лечения больных со злокачественными новообразованиями поджелудочной железы IV стадии. Целью исследования было определить прогностические факторы, влияющие на выживаемость у больных IV стадией злокачественного новообразования поджелудочной железы, которым планируется проведение локальной и системной фотодинамической терапии. В основной группе, включавшей 19 пациентов с гистологически верифицированным злокачественным новообразованием поджелудочной железы IV стадии, проводили паллиативное лечение с применением фотодинамической терапии. В группе сравнения, включавшей 28 пациентов с гистологически верифицированным злокачественным новообразованием поджелудочной железы IV стадии, проводили паллиативное лечение без применения фотодинамической терапии. На фоне применения локальной и системной фотодинамической терапии в основной группе наблюдали статистически значимое увеличение продолжительности жизни по сравнению с группой сравнения. Исследования показали, что на трехмесячную выживаемость пациентов, которым планируется проведение локальной и системной фотодинамической терапии, влияет уровень фибриногена до лечения. Уровень фибриногена выше 3,40 г/л позволяет прогнозировать снижение вероятности трехмесячной выживаемости после проведения фотодинамической терапии. Таким образом, комплексное лечение с применением фотодинамической терапии злокачественных новообразований поджелудочной железы IV стадии позволяет увеличить выживаемость пациентов.

ОБЗОРЫ ЛИТЕРАТУРЫ 

Флуоресцентная диагностика при немеланоцитарных опухолях кожи

Е. В. Филоненко, В. И. Иванова-Радкевич

PDF (Eng)

32-40 62

Аннотация

Флуоресцентная диагностика – перспективный метод диагностики немеланоцитарных опухолей кожи, который позволяет выявить клинически не определяемые очаги рака кожи и уточнить границы распространения опухолевого процесса. Основными лекарственным препаратами для проведения флуоресцентной диагностики являются лекарства на основе 5-аминолевулиновой кислоты и ее метилового эфира. Показатели чувствительности флуоресцентной диагностики при базальноклеточном, плоскоклеточном раке кожи и экстрамаммарном раке Педжета достигают 79,0-100,0%, специфичности – 55,6-100%. Эффективность этого метода может снижаться за счет гиперкератинизации, ороговения и присутствия некротической ткани на поверхности опухолевых очагов. Сравнительные исследования результатов флуоресцентной диагностики и гистологического картирования при удалении опухоли методом микрографической хирургии Мооса показали высокую корреляцию результатов определения краев опухоли этими методами, что свидетельствует о том, что безопасная и технически легко выполнимая флуоресцентная диагностика может служить хорошей альтернативой микрографической хирургии Мооса – одному из наиболее точных, но достаточно трудозатратному и технически сложному методу определения границ очагов рака кожи.

Объявления


Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

ISSN 2413-9432 (Print)

Журнал Фотоника — отзывы, фото, цены, телефон и адрес — Услуги для бизнеса — Москва

+7 (495) 234-01-… — показать

/Нет отзывов

Откроется через 3 ч. 59 мин.

Описание

Журнал Фотоника работает с медиаресурсами и как журнал старается поддерживать содержательный диалог не только со своей аудиторией, но и с потенциальными рекламодателями. Вместе с газетами и книгами журналы прочно укрепились в повседневной жизни. Чувствовать приятные на ощупь гладкие или бумажные страницы, разглядывать цветные или чёрно-белые иллюстрации, погружаться в интересную статью — вот зачем мы читаем журналы. Редакция издания знает, что вы как читатель цените не только содержание периодики, но и ее внешний вид, и строит свою работу исходя из этого.

Фирма располагается по адресу: Россия, Москва, Краснопролетарская, 16 ст2, ближайшая станция метро — Новослободская. Рейтинг журнала на Zoon — 5. График работы: Пн-пт: 09:00 — 18:00. Телефон: 74952340110.

Телефон

+7 (495) 234-01-… — показать

до м. Новослободская — 0.4 км

Проложить маршрут

На машине, пешком или на общественном транспорте… — показать как добраться

Время работы

Пн-пт: 09:00—18:00

Компания в сети

photonics.su

Вы владелец?
  • Получить доступ
  • Получить виджет
  • Сообщить об ошибке

Специалисты журнала Фотоника

Работаете здесь или знаете кто здесь работает? Добавьте специалиста, и он появится здесь, а еще в каталоге специалистов. Подробнее о преимуществах размещения

Похожие услуги для бизнеса

Часто задаваемые вопросы о Журнале Фотоника

  • 📍 Какой адрес у Журнала Фотоника?

    Журнал Фотоника располагается по адресу Россия, Москва, Краснопролетарская, 16 ст2.

  • ☎️ Как связаться с Журналом Фотоника?

    Вы можете позвонить по телефону +7 (495) 234-01-10.

  • 🕖 С каким графиком работает данное заведение?

    org/Answer»> Режим работы организации: Пн-пт: 09:00 — 18:00.

  • ⭐ Какова оценка этого заведения на сайте Zoon.ru?

    В среднем заведение оценивается клиентами на 5. Вы можете написать свой отзыв о Журнале Фотоника!

  • ✔️ Насколько достоверна информация на данной странице?

    Zoon.ru делает всё возможное, чтобы размещать максимально точную и свежую информацию о заведениях. Если вы видите неточность и/или являетесь представителем этого заведения, то воспользуйтесь формой обратной связи.

Средняя оценка — 5,0 на основании 1 оценки

20 лучших журналов и публикаций по фотонике, которые будут опубликованы в 2023 году

1.

Photonics Media