Прогресс во многих важнейших областях, таких как электроника, здравоохранение, науки о жизни, космические и транспортные технологии, основан на достижениях фотоники – науках о свете и фотонных технологиях.

Фотоника – одна из основ Индустрии 4.0 в части Интернета вещей, интеллектуальных промышленных систем, продвинутых человеко-машинных интерфейсов и умных датчиков. Рынок фотонных технологий сегодня – это область сильной конкуренции между странами Европы, США и Азии.

В 2020 году рынок фотоники в США оценивался в объеме 593,7 млрд долларов. По прогнозам, к 2025 году он достигнет 837,8 млрд долларов при среднегодовом темпе роста 7,1 %. Новые фотонные технологии и рынки характеризуются четырьмя ключевыми трендами: интеграция (компактность и надежность), модульность и платформизация (разработка модулей plug-and-play), возрастающая междисциплинарность R&D-сферы, взаимное пересечение областей применения.

Цель – создание компактных и надежных лазерных источников среднего ИК-диапазона в модульном и платформенном исполнении для прецизионной хирургии и интраоперационной in-situ диагностики.

Работы в данном направлении предполагают создание широкополосных непрерывных и импульсных перестраиваемых лазерных источников среднего ИК, сверхчувствительных детекторов для биомедицины, сверхузкополосных лазеров, технологических лазеров. С учетом трендов интеграции, модульности и платформизации, предполагается выполнить переход на интегрально-оптическое исполнение источников и детекторов. Работы нацелены, в том числе, на создание компактного наносекундного лазера ИК-диапазона в интегральном исполнении средней мощностью более 1 Вт. Таким образом, объединение технологий лазерных источников среднего ИК-диапазона, интегральной оптики и нанофотоники открывает принципиально новую нишу в сегменте компактных и надежных фотонных устройств.

Сегодня готовые решения на рынке фотоники и биомедицинской техники для прецизионной хирургии, совмещенной с интраоперационной in-situ диагностикой отсутствуют. Существующий уровень техники основан на сочетании хирургических лазерных комплексов с эндоскопическими системами, что приводит к увеличению длительности операций, неточной дифференциации здоровых и поврежденных тканей, что является серьезным препятствием на пути перехода к высокотехнологичному здравоохранению и технологиям здоровьесбережения.

Анализ исследований по теме «fluorescence guided surgery» (Web of Science) показал, что опубликовано более 2 000 работ (2012 год – первые работы), лидер – Лейденский университет (более 160 работ), активно это направление развивается в Университете Калифорнии (UCLA и Сан-Диего), Гарвардском и Стенфордском университетах.