Лазерная техника и лазерные технологии сегодня являются неотъемлемой частью систем и оборудования для самых различных областей науки и техники: авиационной и космической, военной и вычислительной, средств телекоммуникаций, цифровой электросвязи, обработки материалов, медицинской аппаратуры, экологического мониторинга, бытовой радиоэлектроники, офисного оборудования и оргтехники. Областью профессиональной деятельности выпускника является производство, эксплуатация и внедрение электронного и лазерно-оптического оборудования.

Образовательный процесс выстроен по модульной системе:

Первые три семестра – изучение базовых дисциплин (физика, математика, химия и др.).

Четвертый-восьмой семестры – изучение профильных дисциплин.

Начиная с четвертого семестра у студентов имеется возможность выбрать дополнительный профильный трек обучения и прослушать ряд специализированных дисциплин, разработанных специально под содержательную часть трека. Применительно к направлению 12.03.05 реализованы Технологический и Исследовательский (квантовый) трек обучения.

Оригинальность образовательной технологии в рамках обучения по треку заключается в получении практических навыков и опыта на предприятиях технологических партнеров, таких как ООО «Лазерный центр», АО «ИЦ «БУРЕВЕСТНИК», ООО «НПК «Алмаз». В процессе обучения студенты посещают лекционные и практические занятия, проводящиеся сотрудниками компании «Лазерный центр», где осваивают работу на современном лазерном оборудовании. Также студенты привлекаются к участию в выполнении научно-исследовательских работ по заказу индустриальных партнеров, а также грантов от различных фондов поддержки науки и инноваций.

Благодаря описанной технологии обучения как инженерной школы студенты по окончании университета имеют опыт и достаточные практические навыки для работы на современном лазерном оборудовании.

Совокупность логически выстроенных дисциплин и курсовых проектов/работ, разбитая по семестрам с учетом этапов разработки лазерного устройства, позволяет студентам иметь к концу 8 семестра практически завершенный проект разработанного устройства.

• Трековое обучение: исследовательский «квантовый» трек и технологический трек;
• Сетевая форма обучения (практическая подготовка на базе лазерного предприятия ООО «Лазерный центр»);
• Научная и инновационная деятельность: участие в выполнении НИР по заказам индустриальных партнеров с возможностью дальнейшего трудоустройства, реализация собственных стартап-проектов.

Для разработки и создания любой лазерной системы, как сложного технического устройства, требуются знания и умения применять их на практике как в процессах разработки, сборки, отладки и управления устройством, так и в процессе его эксплуатации. С учетом специфики подготовки бакалавров по направлению 12.03.05, а также с учетом научной специализации сотрудников, участвующих в подготовке студентов, можно выделить несколько основных направлений деятельности студентов:

• Разработка ЛИЭС-систем (лазерно-искровая эмиссионная спектроскопия);
• Разработка акустооптических устройств для лазерных систем;
• Разработка лидарных систем;
• Разработка лазерных волоконно-оптических устройств и сенсоров.

Оригинальность образовательной технологии в рамках обучения по данной программе заключается в получении практических навыков и опыта на предприятиях индустриальных партнеров. В процессе обучения студенты посещают лекционные и практические занятия, которые проводятся сотрудниками компании «Лазерный центр», где осваивают работу на современном лазерном оборудовании. Также студенты привлекаются в работу по выполнению научно-исследовательских работ. За каждым студентом закрепляется отдельная проектно-конструкторская задача, что позволяет иметь каждому студенту к моменту окончания бакалавриата собственный дипломный проект, апробированный на предприятии.

Благодаря описанной технологии обучения студенты по окончании университета имеют опыт и достаточные практические навыки для работы на современном лазерном оборудовании и получения должности «инженер, инженер-конструктор, инженер-исследователь, инженер-физик, научный сотрудник, оператор лазерного станка» в компаниях индустриальных партнеров и других компаниях страны данного профиля. Особо следует подчеркнуть, что вместе с разрабатываемыми устройствами в интересах предприятий, компании индустриальные партнеры получают молодые кадры, способные в дальнейшем осуществлять сопровождение, эксплуатацию и модернизацию разрабатываемых приборов.

Компании-партнеры приглашают студентов для проведения специализированных стажировок в рамках своего профиля деятельности. Это позволяет студентам получить опыт, а также поучаствовать в разработках и экспериментальных исследованиях, результаты которых могут быть использованы при написании ВКР.

Проектная деятельность студентов в рамках технологической подготовки реализована исходя из следующих ключевых этапов разработки лазерного устройства:

1. Выбор и обоснование типа лазера и временного режима его работы, длины волны, модового состава излучения.
2. Разработка оптической системы доставки и фокусировки лазерного излучения.
3. Разработка оптической системы регистрации, вида, состава и временного режима работы системы регистрации.
4. Разработка программного обеспечения для синхронизации в определенном временном режиме работы элементов лазерной системы.
5. Разработка методики (набор математических процедур) математической обработки получаемых данных.

Совокупность логически выстроенных дисциплин и курсовых проектов/работ, разбитая по семестрам с учетом этапов разработки лазерного устройства, позволяет студентам иметь к концу 8 семестра практически завершенный проект разработанного устройства для представления на защите ВКР.

На базе кафедры №23 активно развивается компетенция FutureSkills «Квантовые технологии». Студенты ежегодно становятся победителями и призерами международных и всероссийских соревнований (Межвуз, AtomSkills, DigitalSkills и др.) по этой компетенции.

Перечисление хакатонов, соревнований, в которых могут участвовать студенты:

• Хакатон «Лазерные технологии» (ООО «Лазерный центр»)
• Хакатон «Всероссийский квантовый хакатон»;
• Хакатон «Спектральные измерения: анализ данных LIBS»;
• Соревнования по компетенции FutureSkills «Квантовые технологии» в рамках чемпионатов Межвуз, AtomSkills, DigitalSkills и др.;
• Конкурсы грантов, проводимые комитетом по науке и высшей школе (КНВШ) г. Санкт-Петербург;
• Конкурс ВКР Лазерной ассоциации;
• Конкурс ВКР, проводимый ФУМО по УГСН 12.00.00.

Примеры проектной деятельности:

• Создание комбинированного лазерного пожарного извещателя и алгоритмов раннего обнаружения возгораний на основе методов машинного обучения
• Техническое зрение в системах воздушного лазерного сканирования;
• Разработка БпЛА для аэромониторинга.

Темы ВКР:

• Исследование и анализ методов передачи информации между космическими аппаратами
• Спектральный анализ продуктов массового потребления в жидком агрегатном состоянии методом лазерно-искровой эмиссионной спектроскопии
• Исследование особенностей лазерной сварки металлов волоконным лазерным источником
• Лазерный сенсор обнаружения испарения брома
• Сравнительный анализ химического состава виноградосодержащих продуктов методом лазерно-искровой эмиссионной спектроскопии
• Разработка лазерного измерителя скорости и направления ветра на основе непрерывного источника излучения
• Исследование влияния лазерного излучения на процесс дермабразии
• Сравнение оптических схем анализа химического состава вина методом лазерно-искровой эмиссионной спектроскопии
• Сравнительный анализ спектров вина, полученных методом лазерно-искровой эмиссионной спектроскопии, в различных агрегатных состояниях
• Разработка когерентного перестраиваемого источника воспроизведения цвета
• Проектирование спектрального прибора оптического диапазона на базе акустооптического перестраиваемого фильтра
• Система объединения лидарной и оптической информации разнородных источников
• Разработка приемного устройства волоконно-оптической системы связи
• Разработка системы стабилизации приемопередатчиков для атмосферной лазерной линии связи

Практическая подготовка студентов ведется в рамках программы сетевого обучения на базе ООО «Лазерный центр» (договор №594 от 07.11.2023) с использованием их технологического оборудования, станков и производственных площадок. На площадке ООО «Лазерный центр» реализуется часть образовательной программы по дисциплинам «Основы оптики», «Лазерные технологии».

Помимо получаемых базовых профессиональных компетенций, в рамках технологического трека студент получает следующие дополнительные знания и умения:

• Способность собирать, обрабатывать и интерпретировать данные современных научных исследований, необходимые для формирования выводов по соответствующим областям своей профессиональной деятельности;
• Готовность к участию в монтаже, наладке, настройке, юстировке, испытаниях, сдаче в эксплуатацию опытных образцов, сервисном обслуживании и ремонте техники.

Выпускник обладает сведениями о последних инновациях и технологиях, применяемых производством в данной области, уметь применять современные системы автоматического проектирования и уметь профессионально работать на современном оборудовании.

Профессиональный путь бакалавров часто начинается с профессий опто- и светотехника или оператора лазерных установок. Выпускники могут работать в отраслях промышленности и фирмах, занимающихся разработкой, эксплуатацией, обслуживанием и ремонтом техники, основанной на применении лазеров и устройств оптоэлектроники, лазерных систем и технологий, включая системы охраны и информационной безопасности.

Выпускники ГУАП трудоустроены на предприятиях лазерно-оптической отрасли на должностях: инженер, сервисный инженер, инженер по применению, научный сотрудник и др.