ФЕДЕРАЛЬНОЕ  ГОСУДАРСТВЕННОЕ  УНИТАРНОЕ  ПРЕДПРИЯТИЕ
НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ  КОРПОРАЦИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ОПТИЧЕСКИЙ  ИНСТИТУТ
им. С.И. Вавилова


Главная
Государственному оптическому институту - 90 лет
Институт лазерной физики НПК "ГОИ им. С.И. Вавилова"
Космический пунктир
Приборостроение в ГОИ им. С.И. Вавилова
Вычислительная оптика в ГОИ
Опытное производство ГОИ
Из ГОИ родом: НИИКИ вчера и сегодня
Из ГОИ родом: От ЛенЗОСа до НИТИОМа
61-е Чтения имени академика Д. С. Рождественского
Из книги М. М. Мирошникова
Памятные даты 2008 года
Новые книги

Карта сайта

Приборостроение в ГОИ им. С.И. Вавилова

 

Государственный оптический институт создавался девяносто лет назад как институт для решения комплексных проблем в области оптики, начиная от оптических материалов и кончая приборами и устройствами для обеспечения развития отечественного производства, обороны, науки и медицины. В стенах Государственного оптического института (ГОИ) разработано большое количество оптических и оптико-электронных приборов самого различного назначения, многие из которых переданы в серийное производство на заводы страны, причем ГОИ всегда непосредственно участвовал в освоении производства и помогал в становлении конструкторских бюро заводов и промышленных объединений.

ГОИ и в настоящее время, несмотря на «рыночные отношения», не находится в стороне от развития оптического приборостроения в России. Его  научно-технический потенциал и квалифицированный персонал востребованы и используются в отрасли при разработке  и выпуске новых приборов, хотя, может быть,  и не в тех масштабах как этого бы хотелось, что в большей степени связано с уменьшением объема производств оптических приборов в стране в целом.

ГОИ всегда славился своими работами в области разработки и создания эксклюзивных моделей оптических и оптико-электронных приборов, ориентированных на решения уникальных или особо важных задач, обладающих специальными свойствами, не доступными для крупносерийных приборов. Эта традиционная сфера деятельности характерна и для сегодняшнего оптического института с новым названием - Научно-производственная корпорация «Государственный оптический институт имени Сергея Ивановича Вавилова».

К таким разработкам можно отнести калиевый оптический магнитометр, предназначенный для измерений земного магнитного поля, разработанный в лаборатории академика Е.Б. Александрова. Измерения магнитного поля осуществляются по регистрации расщепления атомных спектральных линий в магнитном поле вследствие эффекта Зеемана. В качестве рабочего вещества прибора используются пары калия, заключенные в стеклянную ячейку, стенки которой изнутри покрыты специальным сохраняющим спиновую поляризацию покрытием. Уникальная технология нанесения на стенки ячейки покрытия обеспечивает длительность жизни атомного спина в ячейке порядка одной секунды (и, соответственно, ширину линии 0.2÷1 нТл). Эта технология разработана в стенах ГОИ и до сих пор нигде в мире не воспроизведена в полной мере.

Конструктивно калиевый магнитометр представляет собой цилиндрический датчик длиной до 20 см и диаметром до 20 см, соединенный  посредством кабелей  длиной до 3 метров с электронными блоками.( рис.1)  Обмен данных с компьютером происходит по кабелю длиной до 50 метров. В настоящее время работы по созданию и развитию новых магнитометрических устройств проводятся совместно с ФТИ РАН им. А.Ф.Иоффе, где академик Е.Б. Александров также возглавляет  лабораторию атомной радиоспектроскопии.

Рис.1. Калиевый магнитометр
Рис.1. Калиевый магнитометр

ГОИ первым в стране начал работы в области Фурье-спектроскопии и ее инструментальной реализации. В 1956 году было получено первое авторское свидетельство на новый оптико-электронный принцип кодирования спектральной информации световых пучков. Пионер этого направления - сотрудник ГОИ Киселев Б.А. назвал этот метод «Фурье-спектрометрия».

Основным элементом Фурье-спектрометра является двухлучевой интерферометр с изменяющейся разностью хода. В динамических Фурье-спектрометрах изменение разности хода происходит во времени, а в другой разновидности Фурье-спектрометров, так называемых статических –  в пространстве. Достоинства Фурье-спектрометров –  большая светосила, мультиплексность, широкий спектральный диапазон, точная привязка шкалы волновых чисел, отсутствие влияния рассеянного света, легкое варьирование спектральным разрешением от сотен см-1 до тысячных долей см-1 – определяют их приоритет в современном спектральном приборостроении.

С начала освоения этого направления приборостроения в ГОИ разработаны: первые отечественные серийные длинноволновые лабораторные спектрофотометры «ЛАФС 1000» и «ЛАФС 50», космические приборы, летавшие на орбитальных станциях «Салют-2», «Салют-4» «Салют-6», «Космос 1686»; приборы «МФС» и «Волхов»; первый в мире многофункциональный Фурье-спектрометр «МФС-Б» с многоэлементным приемником.

В последние годы усилиями сотрудников ГОИ Г.Г.Горбунова и Л.В.Егоровой развивается новое направление оптико-электронных приборов для дистанционного зондирования Земли гиперспектральные Фурье-спектровизоры. Эти приборы позволяют работать в сходящихся пучках, что значительно уменьшает габариты и вес аппаратуры. Широкий рабочий спектральный диапазон дает возможность регистрации спектрального интервала, определяемого только чувствительностью приемника. Точное определение волнового числа (длины волны) по одному встроенному эталону значительно повышает надежность идентификации объектов (особенно, в полосах поглощения) по имеющемуся банку спектрально-топологических характеристик (рис. 2).

Рис.2. Фурье-спектрометр МФС-Б
Рис.2. Фурье-спектрометр МФС-Б

С первых лет образования ГОИ и до настоящего времени одним из направлений его работы были исследования, направленные на повышение эффективности зрительной работы наблюдателя и разработки оптической аппаратуры, предназначенной для лечения и диагностики различных заболеваний глаза. Появление лазеров привело к возможности разработки и последующего серийного освоения офтальмологических приборов, использующих  уникальные свойства лазерного излучения для лечения внутриглазных заболеваний.

В этом плане особенно результативными  для страны были 80-ые годы двадцатого столетия, когда  под научным руководством ГОИ им.С.И.Вавилова  и на основе разработанных им оптических схем в конструкторских бюро Точного Машиностроения и Загорского ОМЗ были созданы и  внедрены в медицинскую практику такие передовые для своего времени приборы как многофункциональный лазерный комплекс офтальмокоагулятор «ЛИМАН-2», работающий на 4-х длинах волн (530 нм, 694 нм, 1060 нм, 1540 нм), и лазерные офтальмоперфораторы «КАПСУЛА-1» и «КАПСУЛА-2».

Дальнейшее развитие в ГОИ работ в области  создания серийной лазерной офтальмологической аппаратуры в условиях резко изменившейся экономической ситуации шло по пути разработки экономичных малогабаритных приборов на основе полупроводниковых лазерных излучателей. В итоге был создан лазерный инфракрасный офтальмокоагулятор «ПАНКРАТ-810», разработанный совместно с малым предприятием «АЛКОМ-медика» (Санкт-Петербург), который  нашел широкое применение в клиниках России и стран СНГ. Офтальмокоагулятор зарегистрирован Минздравом РФ под обозначением ПФК «АЛОД»-02- «АЛКОМ» и производится предприятием  «АЛКОМ-медика». Офтальмокоагулятор использует для внутриглазных вмешательств  лечебно-диагностические  фундус-линзы  и гониоскопы по типу Гольдмана, Ван-Бойнингена  и  способен  устанавливаться на отечественную щелевую лампу ЩЛ-3Г (рис.3).

Рис.3. Офтальмокоагулятор ПФК АЛОД-02
Рис.3. Офтальмокоагулятор ПФК "АЛОД"-02

Одновременно с лазерными коагуляторами в лаборатории офтальмологической оптики (начальник лаборатории Б.В. Овчинников) развивалось направление, основанное на использовании в офтальмологии эффекта лазерной стимуляции. Для терапевтического лечения и профилактики офтальмологических заболеваний, обусловленных широким внедрением компьютерных технологий, отличающихся зрительно напряженными условиями труда, а также для лечения и компенсации офтальмологических нарушений у детей, в первую очередь амблиопии, разработан малогабаритный стимулятор «СОКОЛ» с полупроводниковым лазерным излучателем (длина волны 635 нм). Оригинальная оптическая система прибора формирует на сетчатке глаза пациента высококонтрастное спекл-поле с оптимальной для лечебного действия фрактальной топологией воздействующего стимула. Эффективность такого воздействия обусловлена стимуляцией биоактивности головного мозга при взаимодействии фрактально структурированного излучения с фоторецепторами. Доработанный опытный образец стимулятора «СОКОЛ» серийно выпускается ФГУП ЦНИИТОЧМАШ и широко применяется в офтальмологических клиниках и кабинетах, в детских лечебных и образовательных учреждениях, а также используется для профилактики зрения операторами компьютерных терминалов (рис. 4).

Рис.4. Офтальмологический стимулятор Сокол
Рис.4. Офтальмологический стимулятор "Сокол"

Все разработки ГОИ в области офтальмологического приборостроения, в т.ч. лазерного, выполнялись совместно или в содружестве с ведущими клиниками России. В первую очередь это МНТК микрохирургия глаза им. академика С.Н.Федорова и его Санкт-Петербургский филиал, МНИИ глазных болезней им. Гельмгольца, кафедры офтальмологии Военно-медицинской академии и Санкт-Петербургского медицинского университета.

В числе разработок ГОИ для контроля экологического состояния окружающей среды следует отметить переносной высокоточный полевой импульсный фотометр ПИФ2 (рис 5), предназначенный для контроля  состояния растений путем измерения коэффициентов смешанного отражения листьев и хвои деревьев, травы и мхов в отдельных спектральных интервалах в видимой и ближней инфракрасной области спектра. Измеряемая величина – спектральный коэффициент отражения в пределах 0,03-0,99 (СКО для случайной составляющей погрешности измерения составляет 0,2 % при 10 независимых измерениях). Разработанный прибор (автор Э.В.Кувалдин) позволяет производить оперативный контроль за состоянием растительности и регистрировать происходящие в ней структурные изменения при угнетающих воздействиях, значения фотометрического индекса стресса (ФИС), являющегося показателем подавления фотосинтеза листвы и определяемого как отношение коэффициентов отражения в видимой к ближней инфракрасной областях спектра: ФИС является величиной, обратной вегетационному индексу и служит интегральной характеристикой жизненности (виталитета) растения.

Рис.5. Полевой импульсный фотометр ПИФ2
Рис.5. Полевой импульсный фотометр ПИФ2

Развитие класического спектрального приборостроения можно представить прибором для идентификации пород древесины “Кедр”, разработанным лабораторией прецизионной спектрофотометрии под руководством А.В.Савушкина совместно с сотрудниками Санкт-Петербургского электротехнического университета. Прибор построен по «классической схеме» колориметра с фотометрическим шаром и дифракционным полихроматором, в котором обработка результатов измерений производится на миниатюрном промышленном персональном компьютере. Прибор предназначен для оперативного таможенного контроля лесо- и пиломатериалов лиственных и хвойных пород древесины.

Представляя оптическое приборостроение ГОИ, нельзя не упомянуть о разработках оптической элементной базы, без которой развитие приборостроения невозможно. Прежде всего это относится к разработке и изготовлению в ГОИ дифракционных решеток в лаборатории, созданной Ф.М.Герасимовым. Именно в ГОИ в 1949 году была нарезана первая дифракционная решетка в СССР. Основой производства дифракционных решеток являются делительные машины – высочайшие произведения точной механики и оптики. Сегодня лаборатория дифракционных решеток ГОИ (начальник лаборатории Е.В. Уханов) выпускает все известные типы нарезных решеток c числом штрихов на мм до 3600: плоские отражательные и пропускающие решетки, вогнутые решетки, в том числе с компенсированными аберрациями,   с переменным шагом, решетки-эшелле, а также ИК-дифракционные поляризаторы. Дифракционные решетки ГОИ работают в странах СНГ, Европе и Америке (рис. 6).

Рис.6. Дифракционная решетка, изготовленная по заказу Еврокосмоса
Рис.6. Дифракционная решетка, изготовленная по заказу Еврокосмоса

Невозможно представить развитие оптики и без источников излучения. По инициативе Д.С. Рождественского в Оптическом институте в середине 1931 года была организована специальная лаборатория источников излучения. Первым начальником и организатором лаборатории был профессор Ленинградского Университета М.М. Глаголев, затем ее возглавил С.И. Левиков, до недавнего времени лабораторией руководила Л.П. Шишацкая.

Сегодня Государственный оптический институт разрабатывает и изготавливает специальные источники излучения для комплектации широкого класса приборов: универсальных гониометров, ультрафиолетовых микроскопов, спектрофотометров, лазеров, Фурье спектрометров и т.д. Выполняются заказы на разработку и поставку не только для отечественных заказчиков, но и для зарубежных фирм, включая США и страны Европы (рис.7).

Рис.7. Газоразрядные ВУФ и УФ лампы
Рис.7. Газоразрядные ВУФ и УФ лампы

В последние десятилетия резко возросла потребность в УФ и ВУФ излучателях в связи с развитием газовой хроматографии и широкого применения фотоионизационных детекторов в аппаратуре экологического контроля. Разработкой и изготовлением УФ и ВУФ источников излучения занимается лаборатория ВУФ-источников излучения (начальник лаборатории В.А.Тяпков). Разрабатываются новые технологические операции, позволяющие создавать уникальные ВУФ излучатели различных конструктивных решений, различных мощностей, излучающих резонансные линии инертных газов и водорода. В лаборатории помимо традиционных газоразрядных источников разрабатываются широкоапертурные источники на основе барьерного разряда в инертных газах и их смесях с галогенами. Впервые газоразрядные лампы на основе барьерного разряда были созданы в лаборатории под руководством Г.А. Волковой в начале 80-ых. Приоритет ГОИ по созданию барьерных ламп подтвержден авторским свидетельством и последующими публикациями, благодаря которым разработкой и исследованием барьерных ламп и их применением стали заниматься во всех развитых странах мира.

Широкодиапазонные некогерентные ИК-источники разрабатываются под руководством А.М.Вангонена в лаборатории приборов и методов спектроскопии (начальник лаборатории О.К.Таганов). Оригинальные комбинированные источники имеют эффективный излучатель, состоящий из окисленного металла и керамики, который излучает в широкой области спектра как серое тело с высокой равномерностью и большим коэффициентом черноты. Существует возможность коррекции спектральной кривой излучения. Источники обладают высоким коэффициентом полезного действия, разнообразием форм и размеров излучателя, удобными электрическими параметрами питания (рис.8).

Рис.8. ИК излучатели
Рис.8. ИК излучатели

Эти источники предназначены как для использования в качестве основных, встраиваемых рабочих источников излучения (ИК анализаторы жидкостей и газов, радиометры, пирометры), так и для целей калибровки аппаратуры, выполняя функцию различных имитаторов при эксплуатации в наземных и космических условиях.

Рассматривая элементную базу, нельзя не упомянуть о совместном проекте лаборатории «Волоконных оптических систем» (НИТИОМ, начальник лаборатории К.В. Дукелький) и лаборатории «Кинетической оптики и новых оптических технологий» (ГОИ, начальник лаборатории В.Б. Шилов), выполненном по инициативе Ю.Н. Кондратьева. В результате выполнения проекта была разработана и реализована технология производства оптического градиентного ультрафиолетового волокна с параметром дисперсии β<10 пс2 и параметром затухания γ<170 дб/км, что позволило изготовить оптоволоконные кабели длиной 50 м с погонной дисперсией α<0,5 пс/м. Такие волокна применяются в системах контроля формы профилированных лазерных импульсов на мишени в установках по лазерному термоядерному синтезу и в других аналогичных лазерных установках, где необходим дистанционный контроль за параметрами УФ-импульсного излучения. Разработанные в этом проекте оптоволоконные кабели различной длины поставлены для установок по лазерному термоядерному синтезу в США (для 96-канальной установки NIF в Лоуренсовской Национальной Ливерморской Лаборатории, для установок по моделированию лазерного термоядерного синтеза Рочестерского Университета) и для Комитета по атомной энергетике Франции.

В заключении следует отметить недавно завершенную работу сегодняшнего ГОИ, направленную на укрепление обороноспособности нашей страны, связанную с разработкой и созданием новейшей оптико-электронной аппаратуры вертикальной передачи азимутального угла (главный конструктор Ю.П. Жуков) для российских стратегических ракетных комплексов, переданных в настоящее время для серийного изготовления на опытном производстве НИИКИОЭП.


                                                           В.Б. Шилов, доктор физ.-мат. наук


Биржевая линия, 12, Санкт-Петербург, Россия, 199034
вебмастер: история, факты
Платья на любой вкус: вечерние платья .;скачать sms-box