Вход на сайт

МЕДИАМЕТРИКА

Облако тегов

Фотоника: от лазера к «радарному зрению»

Аватар пользователя кислая

По мнению экспертов, у России есть все необходимое, чтобы стать мировым лидером в области фотоники. Для этого, в частности, требуется увеличение поддержки государства, привлечение в отрасль крупных инвесторов. Тогда проводимые в лабораториях эксперименты станут превращаться в разработки, разработки – в технологии, а технологии – в реальное производство.


На смену оптике и электронике

Фотоника – это наука о генерации, управлении и обнаружении фотонов (элементарных частиц, квантов электромагнитного излучения, которые способны существовать в вакууме, только двигаясь со скоростью света), а также область физики и технология, связанная с использованием фотонов.

Другими словами, фотоника занимается контролем и преобразованием оптических сигналов: от передачи информации через оптические волокна до создания новых сенсоров, которые модулируют световые сигналы. Некоторые источники отмечают, что термины «оптика» и «электроника» постепенно заменяются обобщенным названием – «фотоника».

Фотоны, в отличие от электронов, не имеют массы и заряда. Поэтому фотонные системы не подвержены влиянию внешних электромагнитных полей и обладают гораздо большей дальностью передачи и шириной полосы пропускания сигнала.

Первым важным техническим устройством, использующим фотоны, был лазер, изобретенный в 1960 году. В 1980-х, после того как в мире начали широко использовать волоконно-оптические передачи, получил распространение и термин «фотоника». До самого конца XX века фотоника в значительной степени была сконцентрирована на телекоммуникациях. В частности, она стала основой для развития Интернета.

Сегодня на смену «телекоммуникационной» фотонике приходит радиофотоника. Это новое направление возникло на стыке радиоэлектроники, волновой оптики, СВЧ-оптоэлектроники и ряда других отраслей науки и промышленного производства. Радиофотоника занимается передачей информации с помощью электромагнитных волн СВЧ-диапазона и фотонных приборов и систем, что позволяет создавать радиочастотные устройства с параметрами, недостижимыми для традиционной электроники.


Достижения и перспективы отечественной фотоники

Российская школа фотоники считается одной из лучших в мире. Достаточно вспомнить Нобелевскую премию по физике 1964 года, которая была вручена Александру Прохорову и Николаю Басову за исследования, приведшие к созданию лазера. Или разработки Жореса Алферова по оптоэлектронике, удостоенные такой же награды в 2000 году.

Уступив западным странам лидерство в области микроэлектроники, Россия планирует обойти конкурентов в другой сфере – в радиофотонике и оборонных технологиях на ее основе. Отечественные ученые считают, что сегодня уже вполне возможно полностью отказаться от электронов в пользу фотонов.

Благодаря тому, что фотоны не имеют массы и летят быстрее, размеры устройств, работающих на принципах фотоники, в сотни раз меньше обычных современных серверов. А скорость передачи данных, напротив, в десятки раз выше.

К примеру, сегодня наземная радиолокационная станция (РЛС) представляет собой здание в несколько этажей. А РЛС, использующую принципы радиофотоники, можно будет установить на грузовом автомобиле, к примеру КАМАЗе. Если же объединить несколько таких мобильных комплексов в сеть, их мощь и эффективность станут беспрецедентными. При этом такая сеть будет обладать уникальной устойчивостью к электромагнитным импульсам, возникающим при солнечных магнитных бурях или при близких ударах молний.

В итоге уровень разрешения, скорость и эффективность действия широкополосных радаров станут настолько высокими, что их вполне можно будет называть «радарным зрением».

Применять подобные системы планируется не только в оборонной промышленности, но и в гражданской сфере. К примеру, на транспорте: они смогут мгновенно обнаруживать препятствия на пути высокоскоростных поездов. И даже в жилищно-коммунальном хозяйстве: фотоны способны заменить горячую воду в городских системах теплоснабжения (энергия, распространяемая через фотонно-кристаллическое волокно, преобразуется в тепло с почти 100% КПД).

В настоящее время фотоникой в России занимаются примерно 850 организаций. Большая их часть сосредоточена в Москве и области, Петербурге, Новосибирске и Поволжье. Одним из крупнейших производителей в этой области является КРЭТ.

Сегодня КРЭТ и Фонд перспективных исследований (ФПИ) совместно создают элементную базу радиофотоники для радиоастрономии, радиолокации и других сфер. Соответствующее соглашение компании подписали в начале 2015 года. Проект «Разработка активной фазированной решетки на основе радиофотоники» включает в себя проведение исследований на базе предприятий концерна и разработку универсальной технологии, которая будет положена в основу радаров и систем РЭБ нового поколения.

Из бюджета были выделены сотни миллионов рублей на создание специальной лаборатории, которая обеспечит проведение поисковых научно-исследовательских работ, а также тестирование экспериментальных образцов элементной базы радиофотоники и широкого спектра устройств на ее основе. Планируется, что исследования займут 4,5 года.

Кроме того, специалисты КРЭТ занимаются сейчас расширением областей применения устройств и систем на основе радиофотоники для радиоастрономии, радиолокации, радиосвязи по оптическому волокну, мобильной связи.

«Радиофотоника – это перспективное научное направление, которое в будущем определит вектор развития технологий двойного назначения во всем мире, – считает генеральный директор КРЭТ Николай Колесов. – Для России это будет огромный научный и технический прорыв, который обозначит переход к шестому технологическому укладу».

К 2020 году с помощью новейших технологий КРЭТ планирует создавать эффективные и продвинутые приемо-передающие устройства, радиолокационные станции и другие радиочастотные системы, которые придут на смену существующим. К примеру, использование систем радиооптических фазированных антенных решеток (РОФАР) в перспективе позволит построить сеть уникальных синхронизированных космических и наземных радиотелескопов, а также покрыть фюзеляж самолетов и вертолетов «умной» обшивкой нового типа.

Радарами на основе РОФАР планируется оснастить, например, российский истребитель пятого поколения ПАК ФА, ряд других летательных аппаратов – пилотируемых и беспилотных, а также военно-морские платформы, в частности радиолокационные станции кораблей и подводных лодок.

Системы РОФАР позволят сократить массогабаритные характеристики радиоэлектронного оборудования в 5–7 раз. При этом функции всех современных антенн будет выполнять один перспективный локатор.

Благодаря РОФАР разрешающая способность средств связи и радаров увеличится в десятки раз. Если у современного локатора частота излучения 10 ГГц, 3 см с шириной спектра 1-2 ГГц, то у РОФАР эта частота может составлять от 1 Гц до 100 ГГц одновременно.

Другими словами, радиооптические фазированные антенные решетки способны делать своеобразный «рентгеновский снимок» самолетов, находящихся на удалении более 500 километров, и давать их детализированное, объемное изображение. Более того, поскольку сигнал способен проникать сквозь любые препятствия, включая метровые свинцовые стены, эта технология позволяет заглянуть внутрь объекта, узнать, какую технику он несет, сколько людей в нем находится, и даже разглядеть их лица. 

http://rostec.ru/research/tecnology/4517645

Фонд поддержки авторов AfterShock

Комментарии

Аватар пользователя Rashad_rus
Rashad_rus(5 лет 9 месяцев)(17:08:16 / 22-01-2016)

Нет, это конечно перспективно, но... нужны пассивные системы, которые трудно обнаружить - за ними будущее.

Аватар пользователя slonick
slonick(3 года 1 месяц)(17:27:34 / 22-01-2016)

Т.е. если сейчас невозможно построить пассивный радар, но возможно активный, как описанный в статье, то и делать ничего не надо. Надо ждать пока технологии появятся?

Вот же первобытные люди были глупые. Мучались с их смешными примитивными технологиями. Надо то было всего лишь подождать, пока энергию атома освоят ну и другие более простые технологии.

Аватар пользователя Rashad_rus
Rashad_rus(5 лет 9 месяцев)(17:43:09 / 22-01-2016)

Не наговаривайте на меня то, что я не говорил. А пассивные системы обнаружения уже есть, в их разработку просто ни кто не хочет вкладывать, хотя сам принцип их работы достаточно простой. Начали-бы хотя-бы с пассивной системы приёма с распределённой системой передатчиков малой мощности - был-бы толк, математический аппарат для этого давно есть, как и опытные образцы ещё времён СССР...

Аватар пользователя Системник
Системник(2 года 9 месяцев)(17:59:16 / 22-01-2016)

Это есть. Начните с изделия "Автобаза".

Аватар пользователя AlterDraconis
AlterDraconis(5 лет 10 месяцев)(17:09:01 / 22-01-2016)

Лично я вообще не представляю, как это работает. Был, вроде, на сайте товарищ, который рассказывал про радары. Может тов. инженер разъяснит поподробнее про фотонику?

Аватар пользователя RF77
RF77(5 лет 10 месяцев)(17:12:52 / 22-01-2016)

Да прибудет с ними СИЛА ! 

Аватар пользователя Balbessed
Balbessed(3 года 6 месяцев)(17:22:24 / 22-01-2016)

"Благодаря тому, что фотоны не имеют массы и летят быстрее, размеры устройств, работающих на принципах фотоники, в сотни раз меньше обычных современных серверов." Ага, значит электричество такое тяжелое да??laugh Что то журналажное, статья целиком, нее??

Аватар пользователя slonick
slonick(3 года 1 месяц)(17:29:09 / 22-01-2016)

Написано ненаучным языком, но в целом все верно. За исключением того, что фотонные серверы пока еще не реализовали. Но когда реализуют, да, будут меньше в сотни раз.

Аватар пользователя WM
WM(2 года 3 месяца)(17:40:16 / 22-01-2016)

и летят быстрее

чем современные сервера, что ли?

Журналисты такие журналисты...

Аватар пользователя Prikolist
Prikolist(2 года 10 месяцев)(02:57:20 / 23-01-2016)

Ну так фотоны летят со скоростью света, а электроны со своей "электрячей" скоростью...;-)

Аватар пользователя Айболит666
Айболит666(2 года 4 месяца)(17:28:24 / 22-01-2016)

Главное Чубайса и прочее сколково подальше от всего этого держать. Тогда все получится

Аватар пользователя WM
WM(2 года 3 месяца)(17:36:12 / 22-01-2016)

сегодня наземная радиолокационная станция (РЛС) представляет собой здание в несколько этажей

Вот это да!!! 

Страшно представить, какими были несовременные РЛС.

Аватар пользователя Савва
Савва(5 лет 11 месяцев)(17:36:32 / 22-01-2016)

На сайте КРЭТ я нашел три новости этого же направления. Не торопитесь туда, ничего нового там особенно не сказано. Вот другое интересно, что по этой теме делается у наших заклятых партнеров? Тема с компами на фотонике очень интересна. Ведь предел кремниево-электронных процессоров вот уже, виден. Еще усилие и можно начинать рассуждать:  три атома - это уже кучка или еще нет.

Следовательно, предел уже достижим и торопиться в тупик не имеет смысла. Выход в другой стороне. И вот он, шанс объехать всяких Интеловских и АМдэшных гигантов на кривой кобыле по короткой дорожке.

Аватар пользователя Хурон
Хурон(4 года 9 месяцев)(18:00:33 / 22-01-2016)

Все бы как бы и ничё, "наукообразненько", но вот это ну уж слишком (пере)офуфленно:

И даже в жилищно-коммунальном хозяйстве: фотоны способны заменить горячую воду в городских системах теплоснабжения (энергия, распространяемая через фотонно-кристаллическое волокно, преобразуется в тепло с почти 100% КПД).

Зачем такое "абсолютно черное" оптоволокно?? "Энергетический"  КПД генерации фотонов из электричества в зависимости от способа от 3% (у лазеров) до 50% у самых наилучших светодиодов. КПД получения электричества из "тепла" в лучшем случае 70%.

Или вот это:

Более того, поскольку сигнал способен проникать сквозь любые препятствия(??), включая метровые свинцовые стены(!)

Какой такой "сигнал" способен то??!? Даже гамма-фотоны "умеренных" энергий заметно ослабляются еще в сантиметровых свинцовых плитах, метровые вообще практически непреодолимы, а при росте энергии фотонов сверх 10 МЭв начинаются уже "фотоядерные" реакции c "активным" поглощением таких гамма-фотонов ядрами атомов.

И что можно будет "увидеть" в "сигнале", способном "проницать" метровые свинцовые стены?? Ведь все, что за такой стеной будет для такого "сигнала" еще более "прозрачным"!

Исключая только разве "гравитационно-динамические сигналы" - они действительно не ослабляются ничем, не экранируются и единообразно взаимодействуют с любыми массами как "внутри" так и "снаружи".

Аватар пользователя Remixov
Remixov(5 лет 1 месяц)(17:46:32 / 22-01-2016)

привлечение в отрасль крупных инвесторов.

Э чо? Государственно-частное партнерство? По-моему мы это уже проходили, будет как обычно убытки - государству, прибыль - частнику. 

Аватар пользователя ВладимирХ
ВладимирХ(4 года 10 месяцев)(17:51:53 / 22-01-2016)

Ни о чем. Новости в будущем времени.

Аватар пользователя jaff_13
jaff_13(5 лет 1 месяц)(20:27:50 / 22-01-2016)

это п...ц.

"фотоны способны заменить горячую воду в городских системах теплоснабжения (энергия, распространяемая через фотонно-кристаллическое волокно, преобразуется в тепло с почти 100% КПД)."

это написано на официальном (по всем признакам) сайте Ростеха.

Могу только надеяться, что это какая-то четырехвыворотная дезинформация.

Аватар пользователя vitaliylipetsk
vitaliylipetsk(3 года 5 месяцев)(12:31:52 / 23-01-2016)

до создания новых сенсоров, которые модулируют световые сигналы.

вообще-то в таком случае сенсоры должны не модулировать, а демодулировать сигналы, модулирует сигнал источник; но и это тоже бред, т.к. источник только излучает сигнал, а сенсор только принимает, а модуляцией-демодуляцией занимаются совсем другие...

Фотоны, в отличие от электронов, не имеют массы и заряда. Поэтому фотонные системы не подвержены влиянию внешних электромагнитных полей и обладают гораздо большей дальностью передачи и шириной полосы пропускания сигнала.

))))))))) это вообще шедевр )) даже лучше не разбирать на части )

Итоговый вывод тот же, что и в комментариях выше - только нецензурные слова и периодический смех... и немножко печали, если это и правда официальный текст

Аватар пользователя Pavel_V
Pavel_V(5 лет 1 неделя)(13:16:46 / 23-01-2016)

Острецовым пахнет. Какой то журналамер пытался своими словами пересказать статью Острецова. ФАР на фотонах? 

Лидеры обсуждений

за 4 часаза суткиза неделю

Лидеры просмотров

за неделюза месяцза год

СМИ

Загрузка...