У наступаючої епохи фотоніки Росія має всі шанси зайняти лідируючі позиції в світі
На думку експертів, у Росії є все необхідне, щоб стати світовим лідером в області фотоніки. Для цього, зокрема, потрібно збільшення підтримки держави, залучення в галузь великих інвесторів. Тоді проводяться в лабораторіях експерименти стануть перетворюватися в розробки, розробки - в технології, а технології - в реальне виробництво.
На зміну оптиці і електроніці
Фотоніка - це наука про генерацію, управлінні і виявленні фотонів (елементарних частинок, квантів електромагнітного випромінювання, які здатні існувати в вакуумі, тільки рухаючись зі швидкістю світла), а також область фізики і технологія, пов'язана з використанням фотонів.
Іншими словами, фотоніка займається контролем і перетворенням оптичних сигналів: від передачі інформації через оптичні волокна до створення нових сенсорів, які модулюють світлові сигнали. Деякі джерела зазначають, що терміни «оптика» і «електроніка» поступово замінюються узагальненою назвою - «фотоніка».
Фотони, на відміну від електронів, не мають маси і заряду. Тому фотонні системи не схильні до впливу зовнішніх електромагнітних полів і мають вищою дальністю передачі і шириною смуги пропускання сигналу.
Першим важливим технічним пристроєм, що використовують фотони, був лазер, винайдений в 1960 році. У 1980-х, після того як в світі почали широко використовувати волоконно-оптичні передачі, набув поширення і термін «фотоніка». До самого кінця XX століття фотоніка в значній мірі була сконцентрована на телекомунікації. Зокрема, вона стала основою для розвитку Інтернету.
Сьогодні на зміну «телекомунікаційної» фотоніці приходить радіофотоніка. Це новий напрямок виникло на стику радіоелектроніки, хвильової оптики, СВЧ-оптоелектроніки і ряду інших галузей науки і промислового виробництва. Радіофотоніка займається передачею інформації за допомогою електромагнітних хвиль НВЧ-діапазону і фотонних приладів і систем, що дозволяє створювати радіочастотні пристрої з параметрами, недосяжними для традиційної електроніки.
Досягнення і перспективи вітчизняної фотоніки
Поступившись західним країнам лідерство в галузі мікроелектроніки, Росія планує обійти конкурентів в іншій сфері - в радіофотоніке і оборонних технологіях на її основі. Вітчизняні вчені вважають, що сьогодні вже цілком можливо повністю відмовитися від електронів на користь фотонів.
Завдяки тому, що фотони не мають маси і летять швидше, розміри пристроїв, що працюють на принципах фотоніки, в сотні разів менше звичайних сучасних серверів. А швидкість передачі даних, навпаки, в десятки разів вище.
Наприклад, сьогодні наземна радіолокаційна станція (РЛС) являє собою будівлю в декілька поверхів. А РЛС, яка використовує принципи радіофотонікі, можна буде встановити на вантажному автомобілі, наприклад КАМАЗі. Якщо ж об'єднати кілька таких мобільних комплексів в мережу, їх міць і ефективність стануть безпрецедентними. При цьому така мережа буде мати унікальною стійкістю до електромагнітних імпульсів, що виникають при сонячних магнітних бурях або при близьких ударах блискавок.
В результаті рівень дозволу, швидкість і ефективність дії широкосмугових радарів стануть настільки високими, що їх цілком можна буде називати «радарних зором».
Застосовувати подібні системи планується не тільки в оборонній промисловості, а й у цивільній сфері. Наприклад, на транспорті: вони зможуть миттєво виявляти перешкоди на шляху високошвидкісних поїздів. І навіть в житлово-комунальному господарстві: фотони здатні замінити гарячу воду в міських системах теплопостачання (енергія, яка поширюється через фотонно-кристалічна волокно, перетворюється в тепло з майже 100% ККД).
В даний час фотонікою в Росії займаються приблизно 850 організацій. Велика їх частина зосереджена в Москві і області, Петербурзі, Новосибірську і Поволжя. Одним з найбільших виробників в цій галузі є КРЕТ.
З бюджету було виділено сотні мільйонів рублів на створення спеціальної лабораторії, яка забезпечить проведення пошукових науково-дослідних робіт, а також тестування експериментальних зразків елементної бази радіофотонікі і широкого спектру пристроїв на її основі. Планується, що дослідження займуть 4,5 року.
Крім того, фахівці КРЕТ займаються зараз розширенням областей застосування пристроїв і систем на основі радіофотонікі для радіоастрономії, радіолокації, радіозв'язку через оптичне волокно, мобільного зв'язку.
«Радіофотоніка - це перспективний науковий напрям, який в майбутньому визначить вектор розвитку технологій подвійного призначення в усьому світі, - вважає генеральний директор КРЕТ Микола Колесов. - Для Росії це буде величезний науковий і технічний прорив, який позначить перехід до шостого технологічного укладу ».
Радарами на основі РОФАР планується оснастити, наприклад, російський винищувач п'ятого покоління ПАК ФА, ряд інших літальних апаратів - пілотованих і безпілотних, а також військово-морські платформи, зокрема радіолокаційні станції кораблів і підводних човнів.
Системи РОФАР дозволять скоротити масогабаритні характеристики радіоелектронного обладнання в 5-7 разів. При цьому функції всіх сучасних антен буде виконувати один перспективний локатор.
Завдяки РОФАР роздільна здатність засобів зв'язку і радарів збільшиться в десятки разів. Якщо у сучасного локатора частота випромінювання 10 ГГц, 3 см з шириною спектра 1-2 ГГц, то у РОФАР ця частота може становити від 1 Гц до 100 ГГц одночасно.
Іншими словами, радіооптичні фазовані антенні решітки здатні робити своєрідний «рентгенівський знімок» літаків, що знаходяться на відстані більше 500 кілометрів, і давати їх детальне, об'ємне зображення. Більш того, оскільки сигнал здатний проникати крізь будь-які перешкоди, включаючи метрові свинцеві стіни, ця технологія дозволяє заглянути всередину об'єкта, дізнатися, яку техніку він несе, скільки людей в ньому знаходиться, і навіть розгледіти їхні обличчя.