С Днем российского ученого!
Ежегодно 8 февраля в России отмечается профессиональный праздник людей, чья работа определяет технологический суверенитет и благополучие страны. Эта дата выбрана не случайно: именно в этот день в 1724 году Петр I своим указом основал Академию наук, положив начало систематическому научному поиску в России.
Сегодня ценность науки измеряется не только теоретическими открытиями, но и их способностью преображать нашу жизнь. Современные исследователи продолжают традиции, заложенные столетия назад: они переводят фундаментальные знания о природе в практические технологии, которые меняют нашу повседневную жизнь. Одной из самых ярких и перспективных областей, где этот процесс происходит особенно быстро, является фотоника — наука о том, как заставить свет работать на благо человечества.
Что такое фотоника и почему она важна?
Фотоника — это область науки и технологии, которая изучает свойства света и его взаимодействие с веществом, а также создает устройства для генерации, управления, передачи и детектирования фотонов. Она объединяет знания из физики, оптики, электроники и материаловедения.
Если представить, что электроника — это мир, где информацию переносят электроны, то фотоника — это царство фотонов, частиц света. Вместо электрических сигналов в микросхемах или проводах здесь используются световые лучи и импульсы. Эта замена носителя информации кажется простой, но она кардинально меняет технологии.
Начнём с очевидного - свет обладает уникальными свойствами, которые делают его идеальным носителем информации. Он распространяется с максимально возможной в природе скоростью, позволяя передавать и обрабатывать огромные объемы данных практически мгновенно. Фотонные устройства выделяют значительно меньше тепла по сравнению с электронными аналогами, что снижает затраты на охлаждение и повышает общую энергоэффективность системы. По одному оптическому волокну можно одновременно передавать тысячи независимых потоков информации на разных длинах волн света благодаря технологии спектрального уплотнения. Именно поэтому фотоника стала основой современного интернета, революционных медицинских инструментов и перспективных направлений в вычислительной технике.
История фотоники как самостоятельной науки началась с изобретения первого рабочего лазера Теодором Мейманом в 1960 году. Уже в 1970-х произошел прорыв с созданием полупроводниковых лазерных диодов и развитием волоконно-оптических линий связи, что заложило фундамент для телекоммуникационной революции.
Интересно, что термин «фотоника» впервые был введен в научный обиход советским академиком А.Н. Терениным еще в 1967 году. А в 1980-х, с массовым внедрением волоконной оптики, этот термин получил широкое распространение по всему миру.
Новый виток развития начался с идеи интегрировать оптические компоненты в микрочипы. Так появились фотонные интегральные схемы — микрочипы, где информация передается и обрабатывается с помощью света внутри самого кристалла.
Фотоника вокруг нас: технологии, которые мы используем уже сегодня
Фотоника — это не абстрактная наука будущего, а основа множества привычных для нас технологий. Все межконтинентальные и городские магистральные линии связи сегодня — это оптоволоконные кабели. Фотонные интегральные схемы внутри маршрутизаторов и коммутаторов обеспечивают разделение и маршрутизацию световых потоков, создавая ту самую «всемирную паутину», к которой мы привыкли.
В медицине фотоника произвела настоящую революцию. Лазерная хирургия позволяет проводить операции с беспрецедентной точностью, минимальной кровопотерей и быстрым восстановлением пациентов. Оптические эндоскопы дают врачам возможность заглянуть внутрь человеческого тела без масштабных разрезов, а современные томографы используют сложные световые технологии для детальной диагностики. Например, Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН разрабатывает медицинские лазерные аппараты для микрохирургии в дерматологии, офтальмологии и онкологии.
Солнечные панели — прямое применение принципов фотоники для преобразования света в электричество. Эта технология становится все более эффективной и доступной, внося вклад в развитие возобновляемой энергетики.
В промышленности лазеры используются для прецизионной резки и сварки материалов, а фотонные датчики контролируют качество продукции на конвейерах. Беспилотные автомобили и дроны оснащаются лидарами — оптическими системами, которые создают трехмерную карту окружающего пространства.
Развитие фотоники в России
Россия активно включилась в эту технологическую гонку, сделав развитие фотоники стратегическим приоритетом. Ключевая задача — создание в стране полного цикла разработки и производства фотонных интегральных схем. Достичь этой амбициозной цели возможно только через тесную кооперацию науки и промышленности.
Ярким примером такого альянса является сотрудничество Университетской стартап-студии МИЭТ, организованной на базе Зеленоградского нанотехнологического центра Группы «РОСНАНО», и Университета ИТМО. Их совместная работа охватывает все этапы: от проектирования до производства.
На этапе проектирования фотонных чипов ключевую роль играет отечественное ПО «КвантКАД». Эта система автоматизированного проектирования позволяет инженерам точно моделировать оптические схемы и проводить сложный анализ сигналов в единой среде, что значительно ускоряет разработку и сводит к минимуму дорогостоящие ошибки при переходе от виртуальной модели к физическому прототипу. Однако даже идеально спроектированный чип останется лишь цифровой моделью без оборудования для его производства.
Поэтому следующим критически важным звеном в цепочке является создание отечественной производственной базы. Для изготовления фотонных интегральных схем Зеленоградский нанотехнологический центр Группы «РОСНАНО» совместно с белорусским предприятием «Планар» разрабатывает линейку российских фотолитографов. Эти установки, работающие с нормами 350 нм и 130 нм, предназначены для формирования нанополупроводниковых структур на кремниевых пластинах. Создание такого оборудования, первые опытные образцы которого уже проходят испытания, решает задачу технологического суверенитета в самой сложной и капиталоемкой сфере — производстве микроэлектроники. Связка передового программного обеспечения для проектирования и изготовления собственного оборудования закладывает основу для полного цикла разработки фотонных процессоров в России — от идеи и схемы до готового чипа.
Эти усилия уже дают конкретные результаты и поддержаны на государственном уровне. В конце 2025 года в Москве на базе ЗНТЦ была запущена первая в России производственная линия для серийного выпуска фотонных интегральных схем, способная выпускать до 500 тысяч чипов в год. Благодаря такой инфраструктуре становятся возможны прорывные проекты, подобные первому российскому фотонному чипу с полосой пропускания 22 ГГц, который был разработан стартапом «Фистех» на базе Сколтеха и успешно протестирован при участии экспертов ЗНТЦ и других научных центров.
Именно комплексный подход, объединяющий образовательные программы, проектные инструменты, научные исследования и государственную поддержку, позволяет строить устойчивую экосистему для прорыва в этой области.
Заключение.
Фотоника — уже больше чем просто научная дисциплина. Это путь к технологиям, которые определят облик XXI века: сверхбыстрым и экономичным коммуникациям, новым методам диагностики и лечения, энергетике и вычислительным системам следующего поколения.
Каждый успех на этом пути — от теоретического расчета до работающего чипа — это результат труда ученых, инженеров, технологов. Поэтому сегодня, в День российской науки, особенно важно говорить о таких перспективных и практически значимых направлениях. Это дань уважения прошлым открытиям и взгляд в будущее, которое строится в лабораториях, учебных аудиториях и на производственных площадках страны.