Направления деятельности
Бакалавриат:
Направление подготовки: 03.03.03. «Радиофизика»
Профиль подготовки: Физика микроволн
Магистратура:
Направление подготовки: 03.04.03. «Радиофизика»
Профиль подготовки: Физика микроволн
Аспирантура:
Радиофизика
Радиофизика и электроника, в первую очередь физика микроволн (сверхвысоких частот), являются фундаментальной основой приоритетного направления, утвержденного Президентом РФ - информационные – телекоммуникационные системы. Сегодня радиофизика проникла в оптику, акустику, гидродинамику, геофизику, физику плазмы, астрофизику. Методы этой науки используются и в других приоритетных направлениях, таких как изучение живых систем, исследование мозга, перспективные материалы, наноиндустрия.
Лекционные курсы и лабораторные практикумы кафедры осваивают все соответствующие модули данного направления, среди которых следует выделить «Теорию волн», «Электронику сверхвысоких частот», «Физическую электронику», «Электронные приборы», «Квантовую электронику», «Элементы технологий и конструирования электронных устройств», «Автоматизированное проектирование приборов», «Практикум по схемотехнике и моделированию радиотехнических цепей» и др.
Студентам кафедры с третьего курса читают лекции и проводят практические занятия на кафедре основ проектирования приборов СВЧ на базе АО «Научно-производственное предприятие «Алмаз».
Все преподаватели кафедры ведут научные исследования в основных направлениях радиофизики и электроники.
Области профессиональной деятельности, в которых выпускник-радиофизик может работать:
-
Связь, информационные и коммуникационные технологии (в сфере разработки, проектирования, исследования и эксплуатации радиоэлектронных средств и радиоэлектронных систем различного назначения, а также в сфере обороны и безопасности государства и правоохранительной деятельности);
-
Ракетно-космическая промышленность;
-
Сквозные виды профессиональной деятельности в промышленности (в сферах: производства, внедрения и эксплуатации электронных приборов и систем различного назначения; электромагнитного мониторинга параметров материалов и состояния окружающей среды)
При реализации программ бакалавриата и магистратуры применяются электронное обучение и дистанционные образовательные технологии. При обучении лиц с ограниченными возможностями здоровья электронное обучение и дистанционные образовательные технологии предусматривают возможность приема-передачи информации в доступных для них формах.
Структура
Руководство и сотрудники
История
Кафедра электроники (первоначальное название кафедры) была организована 1 июня 1952 года. Основоположником кафедры был Петр Васильевич Голубков, заслуженный деятель науки РСФСР, заведующий кафедрой общей физики, директор Научно-Исследовательского Института Механики и Физики (НИИМФ) СГУ, доктор физико-математических наук, профессор. В 1952-1953 годах он занимал должность ректора Саратовского государственного университета. Вместе с профессором В.И. Калининым П. В. Голубков был признанным основателем и главой саратовской школы радиофизики и СВЧ электроники. Тема докторской диссертации П.В. Голубкова, защищенной им в 1944 г., звучала как «Некоторые задачи кинематической электронной оптики и проблемы генерирования сверхвысоких частот». Первыми сотрудниками кафедры были: доцент Б. М. Заморозков, доцент В. Н. Шевчик, доцент Ю. Г. Альтшулер, старший преподаватель Ю. П. Радин, старший преподаватель А. М. Алесковский, старший преподаватель А. А. Муравьев, старший лаборант П. В. Можаев, старший лаборант В. А. Гудошников, аспирант В. С. Стальмахов.
В 1953 году заведующим кафедрой был назначен доцент, кандидат физико-математических наук Борис Михайлович Заморозков – директор НИИ механики и физики (НИИМФ) СГУ, декан физического факультета, а с 1958 г. начальник теоретического отдела НИИ "Волна". Под его руководством были разработаны первые лекционные курсы: "Физическая электроника", "Электронные и ионные приборы", "Основы электроники СВЧ", созданы первые учебные практикумы кафедры, развернуты исследования в области вакуумной СВЧ электроники. В 1953 - 1954 гг. на кафедру пришли доценты О. В. Карпова, ассистент В. С Андрушкевич, аспирант Ю. Д. Жарков, лаборант А. И. Оленин. В 1955 году кафедре было выделено помещение, которое она занимает в настоящее время.
В эти годы на физическом факультете СГУ широко развернулись теоретические и экспериментальные работы в области электроники сверхвысоких частот, произошел перенос центра тяжести всех исследований на выполнение крупных работ, имеющих народнохозяйственное и оборонное значение (знаменитая НИР "Камелия"), была создана проблемная лаборатория радиоэлектроники (не менее знаменитый "Подвал"). В этот период коллективом кафедры вместе с сотрудниками НИИ МФ были выполнены важные теоретические и экспериментальные работы, которые привели, в частности, к созданию первых отечественных широкополосных генераторов обратной волны без магнитной фокусировки (В. Н. Шевчик, Н. И. Синицин, Н. Ф. Карякин, Б. М. Заморозков, Ю. Д. Жарков), был заложен фундамент единой аналитической теории лучевых СВЧ электронных приборов.
В 1958 году заведующим кафедрой стал Владимир Николаевич Шевчик - впоследствии доктор физико - математических наук, профессор, ректор СГУ, директор и научный руководитель НИИ МФ СГУ. Можно смело сказать, что своими успехами саратовская электронная школа во многом обязана В Н Шевчику. Еще будучи аспирантом П.В. Голубкова, он руководил студенческим кружком по ознакомлению с электроникой сверхвысоких частот и сыграл важнейшую роль в создании новой учебной лаборатории электроники СВЧ, в которой до сих пор занимаются студенты кафедры. На протяжении многих лет и до конца жизни он был наряду с профессором П. В. Голубковым и профессором В. И. Калининым признанным главой электронной школы Саратова.. В 1959 году выходит монография В. Н. Шевчика "Основы электроники сверхвысоких частот", переведенная затем на ряд иностранных языков. Она была и остается одним из лучших учебных пособий по СВЧ электронике, по ней учились многие электронщики Союза.
С первых лет работы кафедры начал действовать научный семинар, который пользуется авторитетом и известностью у электронщиков и радиофизиков и Саратова и других городов страны. В 1957 - 1964 годах на кафедре был выполнен цикл работ с участием В. Н. Шевчика, Ю. Д. Жаркова, Д. И. Трубецкова, Н. И. Синицина, аспиранта А. А. Кураева по теории дискретного взаимодействия электронов с ВЧ полями применительно к ЛБВ и ЛОВ с периодическими замедляющими системами, а также серия работ Б. Г. Цикина, посвященная аналитической нелинейной теории ЛБВ. На кафедре совместно с сотрудниками НИИ МФ были проведены широкие теоретические и экспериментальные исследования ЛОВ в различных режимах и диапазонах (В. Н. Шевчик, Д. И. Трубецков, Н. И. Синицин, Н. Ф. Карякин, В. С. Андрушкевич, Ю. Г. Гамаюнов, Ю. Д. Жарков, Р. Ш. Амиров, В. Л. Фишер). Работавшим в то время на кафедре профессором В. С. Стальмаховым, а также В. Н. Шевчиком, Д. И. Трубецковым были проведены работы по развитию теории лучевых приборов магнетронного типа. Результаты нелинейной и нестационарной теории этих приборов были позднее отражены в докторской диссертации Д. И. Трубецкова (1978 г.). Своеобразным итогом научных исследований в эти годы стали монография В. Н. Шевчика и Д. И. Трубецкова "Аналитические методы расчета в электронике СВЧ", вышедшая в свет в 1970 году. В этой книге обобщены и систематизированы результаты теоретических исследований различных электронных приборов СВЧ. Эту монографию без преувеличений можно назвать энциклопедичной, и не случайно она включена в "золотой фонд" научной литературы по электронике.
В конце 60-х годов по инициативе В. Н. Шевчика на кафедре начались исследования в области акустоэлектроники и акустооптики. Научные группы в НИИ МФ, возглавляемые М. А. Григорьевым, Н. И. Синицыным, Ю. А. Зюрюкиным с участием Р. И. Бурштейна, быстро завоевали признание и достигли успеха в разных направлениях акустоэлектроники и акустооптики. Научной группой под руководством Б. Г. Цикина были проведены исследования в области квантовой электроники, связанные с изучением взаимодействия свободных электронов с незамедленными электромагнитными волнами. Было теоретически предсказано существование следующих эффектов: нелинейного усиления незамедленных электромагнитных волн электронным пучком; вынужденного комптоновского рассеяния на нерелятивистском электронном потоке, вынужденного черенковского рассеяния. Эти работы явились первыми отечественными публикациями по лазерам на свободных электронах. В 70-е годы под руководством профессора В. С. Андрушкевича группой сотрудников НИИ МФ, в которую входил и доцент Ю. Г. Гамаюнов, был проведен комплекс теоретических и экспериментальных исследований в области электроники миллиметровых волн. В результате впервые в нашей стране был создан высокоэффективный мощный пакетированный усилитель "О" типа миллиметрового диапазона. В 80-е и 90-е годы этими сотрудниками кафедры были проведены фундаментальные исследования по формированию и транспортировке интенсивных электронных потоков. В значительной мере эти исследования были обобщены в монографии В. С. Андрушкевича, В. А. Вырского, Ю. Г. Гамаюнова, В. Н. Шевчика "Усилительные клистроны с распределенным взаимодействием".
Интенсивная научная работа коллектива кафедры благотворно сказались на учебной работе со студентами. Уже в те годы на кафедре читались 19 общих и специальных курсов лекций, соответствующих широкому фронту исследований, проводимых сотрудниками кафедры. В 1967 году была создана специальная учебная лаборатория по физическому эксперименту. В 1978 году, благодаря усилиям прежде всего доцента Б. Г. Цикина и старшего инженера М. И. Перченко, была организована учебная лаборатория по квантовой электронике. Преподавателями кафедры были написаны и изданы несколько учебных пособий по лабораторным работам. Среди этих пособий следует выделить книгу "Электронные приборы сверхвысоких частот" под редакцией В. Н. Шевчика и М. А. Григорьева, допущенную Минвузом СССР в качестве учебного пособия для студентов вузов.
После кончины В. Н. Шевчика (1980 г.) обязанности заведующего кафедрой в 1980-81 г. г. исполнял Ю. Д. Жарков, много лет проработавший заместителем заведующего кафедрой. В 60-е - 90-е годы группой сотрудников НИИ МФ и физического факультета под руководством профессора Ю. Д. Жаркова были проведены теоретические и экспериментальные исследования, в результате которых был разработан оригинальный метод физического моделирования взаимодействия потоков заряженных частиц с СВЧ полями, основанный на применении метода электронного зонда. Впервые был создан комплекс средств измерений - электронных зондов - для моделирования, изучения и оперативной оптимизации процессов взаимодействия потоков заряженных частиц с СВЧ полями в мощных ЭВП СВЧ О - типа и линейных резонансных ускорителях ионов, для оперативного исследования транспортировки интенсивных электронных потоков в магнитных фокусирующих системах, для изучения волн пространственного заряда в электронных потоках, для исследования свойств замедляющих систем и объемных резонаторов.
В 1981 г. заведующим кафедрой стал ученик и приемник В. Н. Шевчика профессор Дмитрий Иванович Трубецков, в последующие годы заслуженный деятель науки РФ, член - корр. РАН, действительный член Международной академии высшей школы, член IEEE, трижды Соросовский профессор, избранный на конкурсной основе ректор СГУ (1994-2003 гг.)
К этому времени Д. И. Трубецков стал широко известным в России и за рубежом крупным специалистом не только в области электроники СВЧ, но и в области нелинейной физики в той ее части, которая связана с теорией колебаний и волн, радиофизикой и сверхвысокочастотной электроникой. С1981 года начался качественно новый этап в развитии кафедры, связанный с новыми научными направлениями, новыми специализациями, новыми курсами лекций, новыми учебными лабораториями, новыми сотрудниками. На кафедру в эти годы в эти годы пришли профессор Л. И. Кац, профессор А. П. Четвериков, старший преподаватель В. А. Краузе, доцент В. Г. Анфиногентов, доцент А. А. Кипчатов, старший лаборант (ныне д.ф.-м.н.) А. П. Кузнецов, профессор Б. П. Безручко, доцент Ю. Г. Гамаюнов, ассистент С. В. Подин, заведующий лабораторией С. И. Домрачев.
Начиная с 80-х годов научными группами под руководством Д. И. Трубецкова проводились теоретические исследования в области ВЧ релятивистской электроники, теоретические и экспериментальные исследования нестационарных явлений в электронике, хаотических колебаний в распределенных радиофизических системах, большое внимание уделяется исследованиям в других актуальных направлениях нелинейной физики.
С 1985 года на кафедре открыта новая специализация - "Теория колебаний и волн". Был разработан общий курс лекций "Теория волновых процессов" (Д. И. Трубецков, Л. И. Кац, Б. П. Безручко, А. П. Четвериков), спецкурсы "Хаос и структуры", "Асимптотические методы в теории колебаний и волн" и другие. Были созданы новые учебные лаборатории: в 1986 г. - "Компьютерный эксперимент" (ответственный А. П. Четвериков), а в 1997 г. лаборатория "Физика волновых процессов" (ответственный Б. П. Безручко). В 1984 г. выходит монография Д. И. Трубецкова и М. И. Рабиновича " Введение в теорию колебаний и волн", получившая гриф учебного пособия для студентов университетов, изданная в Нидерландах на английском языке и повторно изданная в 1994 г. в России. Эта книга является удачным сочетанием монографии и учебного пособия для студентов и специалистов по радиофизике. Современная теория колебаний и волн представлена в книге явлениями и эффектами, встречающимися во всех областях науки и техники. Книга пользуется заслуженным признанием в Европе и США.
В 1985 г. при ГНПП "Алмаз" был организован филиал кафедры, первый на физическом факультете СГУ, которым руководил профессор Ю.А. Калинин. Основная цель создания филиала была - сокращение времени адаптации студентов кафедры к условиям и требованиям научных исследований в условиях производства. За прошедшие годы множество выпускников кафедры получили специализацию на филиале.
Научные связи кафедры всегда были весьма обширны. Свидетельством этого служит успешное проведение большого числа научных семинаров, конференций и школ различного уровня, на которые приезжают специалисты из многих научных центров. Первую такую зимнюю школу для инженеров по электронике СВЧ и радиофизике кафедра организовала и провела совместно с НИИ МФ СГУ и ГНПП "Алмаз" в 1970 году. С тех пор с интервалом в 2 - 3 года эти школы проводились регулярно. Кроме этого, кафедрой были организованы ознакомительные школы для одаренных школьников Саратова и области «Колебания, волны, электроны» (впоследствии получившие название «Нелинейные дни для молодых»), традиционно проводившиеся на осенних школьных каникулах. С самого начала школы для инженеров приобрели статус Всесоюзных и международных и продолжают проводиться несмотря на сложности современного состояния науки и высшего образования.
По инициативе и при непосредственном участии Д. И. Трубецкова в 1992 году организован уникальный учебно-научный центр "Колледж", объединявший школьное и университетское образование и науку. В центр входили Лицей прикладных наук, учебное подразделение СГУ на правах факультета - "Высший колледж прикладных наук" (впоследствии Факультет нелинейных процессов), ориентированный на одаренную молодежь и внедряющий новую технологию обучения, научная лаборатория нелинейной динамики и редакционно-издательское подразделение, на базе которого стал издаваться общероссийский журнал "Прикладная нелинейная динамика" из серии "Известия ВУЗов". В эти годы на кафедру пришли молодые сотрудники А.А. Короновский, А.Е. Храмов, И.С. Ремпен, В.Н. Титов, Е.Н. Егоров, И.В. Сысоев, А.С. Караваев, С.В. Гришин, С.А. Куркин, А.А. Овчинников и другие.
Разработана и исследована серия математических моделей экологических, экономических и социальных процессов, качественно описывающих их сложную динамику. Некоторые результаты этих исследований обобщены в недавно вышедших монографиях: Д. И. Трубецков, А. А. Короновский " Нелинейная динамика в действии"; Д. И. Трубецков, А. Г. Рожнев, Д. В. Соколов " Лекции по сверхвысокочастотной вакуумной микроэлектронике". Последняя книга является первой в мире монографией в этой перспективной области электроники. В 1997 году вышло учебное пособие Д. И. Трубецкова "Колебания и волны для гуманитариев".
В 1998 г. кафедра получила название кафедры электроники, колебаний и волн.
Особенностью работы кафедры являлось то, что научная и учебная работа базировалась на научной школе Д.И. Трубецкова, которая с 1995 г. семь раз признавалась победителем конкурса на звание ведущей научной школы России. Это школа в самом широком понимании – наука, образование, большая просветительская деятельность.
Научная школа Дмитрия Ивановича Трубецкова охватила широкий круг проблем, связанных с теоретическим и экспериментальным исследованием нелинейных и нестационарных явлений, а также закономерностей сложной динамики, включая динамический хаос и образование структур, в различных автоколебательных распределенных и сосредоточенных системах радиофизики, электроники и микроэлектроники, магнитоэлектроники, в радиотехнических цепочках и сетях из различных динамических элементов, в моделях экологии, биологии и других наук. Этой школе принадлежит ряд известных результатов по обнаружению динамического хаоса в сверхвысокочастотных системах и моделированию релятивистских генераторов на нерелятивистских аналогах.
В 2001 г. в СГУ была создана новая научно-образовательная структура в виде научно-образовательного института (НОИ) «Открытые системы», в которые входил ряд научных лабораторий, например, таких как:
Лаборатория «Физика нелинейных систем» – изучение сложной динамики и процессов структурообразования в распределенных системах различной природы (в частности, в электронно-волновых и плазменных системах).
Лаборатория «Физика магнитных явлений» – теоретическое и экспериментальное исследование нелинейных явлений в распределенных системах на основе ферромагнитных пленок, включая магнонные кристаллы, и изучение возможности создания на основе этих систем СВЧ-устройств для генерации и обработки сложных сигналов.
В научной лаборатории «Физика нелинейных систем» изучалась сложная динамика виркатора – вакуумного генератора с виртуальным катодом, а также хаотическая синхронизация вакуумных генераторов (д.т.н., профессор Ю. А. Калинин и д.ф.-м.н., профессор А. Е. Храмов, ассистент И.С. Ремпен).
В научной лаборатории «Физика магнитных явлений» генераторное направление стало развиваться лишь с 2006 г. В его становлении активную роль сыграл к.ф.-м.н., на тот момент старший преподаватель кафедры электроники, колебаний и волн С. В. Гришин.
Новый виток физический эксперимент получил после того, как в 2010-х гг. в рамках Президентской программы по поддержке ведущих научных школ РФ для научных лабораторий было закуплено новейшее контрольно-измерительным оборудование мирового уровня. Ответственным за переоснащение экспериментальной базы был С. В. Гришин. Научные работы сотрудников лаборатории приобрели качественно новый вид, что позволило им публиковать статьи в зарубежных научных журналах первого и второго квартилей.
В числе научных тем кафедры активно поддерживалась солитонная тематика. Д.И. Трубецков старался направить исследователей на поиск новых фундаментальных нелинейных волновых явлений в устройствах и генераторных схемах вакуумной СВЧ-электроники. Одним из таких явлений были уединенные волны гигантской амплитуды или «волны-убийцы», которые были обнаружены при численном моделировании режимов гиротрона. В 2018–2019 гг. Гришиным С. В. и Скороходовым В. Н. была проведена серия радиофизических экспериментов по обнаружению аналогов волн-убийц в схемах «шумотрона», выполненных на основе либо двух клистронов-усилителей, либо клистрона-усилителя совместно с ЛБВ-усилителем.
В плане развития фундаментальной теории под руководством Д. И. Трубецкова в последние годы проводились исследования особенностей процессов взаимодействия в неравновесных системах «электронный поток – электромагнитная волна» применительно к приборам типа О (к.ф.-м.н., доцент КЭКиВ Г. М. Вдовина, к.ф.-м.н., ассистент КЭКиВ А. В. Титов, ассистент КЭКиВ А. А. Фунтов) с учетом современных тенденций освоения ТГц-диапазона частот и вопросов миниатюризации радиофизических устройств.
Существенное развитие научных идей, заложенных в школе Д. И. Трубецкова, позволило выйти на новый этап научных исследований в направлении «Фундаментальные и прикладные исследования в сфере высоких технологий».
После ухода из жизни Д.И. Трубецкова в 2020 г. кафедру возглавил кандидат физико-математических наук доцент Сергей Валерьевич Гришин. В круг его научных интересов входят вопросы, связанные с изучением диссипативных солитонов и динамического хаоса в распределенных автоколебательных системах спин-волновой и вакуумной СВЧ электроники, а также вопросы, касающиеся создания магнитных метаповерхностей на основе ферро- и антиферромагнитных материалов для микроволнового и терагерцового диапазонов частот. Под руководством Сергея Валерьевича уже много лет успешно работает научная группа, активно пополняющаяся молодыми сотрудниками. Члены научной группы регулярно становятся победителями различных научных конкурсов, принимают участие в выполнении научных проектов РФФИ и РНФ, а также участвуют в проведении крупных научных конференций как в России, так и за рубежом
