eng
Выпуск #4/2021
А. А. Ким, А. Д. Губарев
Современная радиофотоника в России: отчет с научно-практической конференции «Радиофотоника» в рамках Конгресса российской технологической платформы «Фотоника»
Современная радиофотоника в России: отчет с научно-практической конференции «Радиофотоника» в рамках Конгресса российской технологической платформы «Фотоника»
Просмотры: 6809
DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2021.15.4.324.332
С 30 марта по 2 апреля в Москве в ЦВК «Экспоцентр» прошла XV ежегодная Международная специализированная выставка лазерной, оптической и оптоэлектронной техники «Фотоника. Мир лазеров и оптики», ставшая в 2021 году юбилейной. К сожалению, в 2020 году из-за пандемии выставка была отменена. Традиционно это мероприятие является ключевым событием для отечественной отрасли высоких технологий в сфере фотоники, оптики и лазерной техники, на котором не только представлены отечественные и зарубежные производители специализированного оборудования и оптических компонентов, но и проводятся заседания тематических секций обширной деловой программы, на которых докладчики ведущих российских научно-исследовательских и производственных предприятий представляют передовые результаты своей деятельности.
С 30 марта по 2 апреля в Москве в ЦВК «Экспоцентр» прошла XV ежегодная Международная специализированная выставка лазерной, оптической и оптоэлектронной техники «Фотоника. Мир лазеров и оптики», ставшая в 2021 году юбилейной. К сожалению, в 2020 году из-за пандемии выставка была отменена. Традиционно это мероприятие является ключевым событием для отечественной отрасли высоких технологий в сфере фотоники, оптики и лазерной техники, на котором не только представлены отечественные и зарубежные производители специализированного оборудования и оптических компонентов, но и проводятся заседания тематических секций обширной деловой программы, на которых докладчики ведущих российских научно-исследовательских и производственных предприятий представляют передовые результаты своей деятельности.
Теги: conference microwave photonics microwave photonics in russia review конференция обзор радиофотоника радиофотоника в россии
Современная радиофотоника в России: отчет с научно-практической конференции «Радиофотоника» в рамках Конгресса российской технологической платформы «Фотоника»
А. А. Ким , А. Д. Губарев
АО «Лазерные системы», Санкт-Петербург, Россия
Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова, Санкт-Петербург, Россия
С 30 марта по 2 апреля в Москве в ЦВК «Экспоцентр» прошла XV ежегодная Международная специализированная выставка лазерной, оптической и оптоэлектронной техники «Фотоника. Мир лазеров и оптики», ставшая в 2021 году юбилейной. К сожалению, в 2020 году из-за пандемии выставка была отменена. Традиционно это мероприятие является ключевым событием для отечественной отрасли высоких технологий в сфере фотоники, оптики и лазерной техники, на котором не только представлены отечественные и зарубежные производители специализированного оборудования и оптических компонентов, но и проводятся заседания тематических секций обширной деловой программы, на которых докладчики ведущих российских научно-исследовательских и производственных предприятий представляют передовые результаты своей деятельности.
Ключевые слова: радиофотоника, конференция, обзор, радиофотоника в России
Статья получена: 15.04.2021
Принята к публикации: 19.05.2021
В этом году в рамках традиционного Конгресса российской технологической платформы «Фотоника» состоялось 13 научно-практических конференций, посвященных перспективным направлениям развития фотоники в Российской Федерации, одна из которых под председательством В. В. Валуева (ЗАО «НТЦ «Модуль») сфокусировалась на обсуждении актуальных достижений, перспектив и проблем современного направления радиофотоники в России.
Научно-техническое направление радиофотоники (microwave photonics) базируется на принципах сверхвысокочастотной модуляции оптического излучения электрическим сигналом в средах, обладающих электрооптическим эффектом. Одной из наиболее распространенных платформ элементной базы радиофотоники являются структуры LiNbO3.
На сегодняшний день передовым отечественным производителем серийной продукции на основе технологий ниобата лития является «Пермская научно-производственная приборостроительная компания» (ПАО «ПНППК»), которую с докладом «Электрооптические компоненты на основе технологий ниобата лития для применения в системах радиофотоники и измерения электрических величин» представлял Журавлев Антон, начальник лаборатории радиофотонных компонентов ПАО «ПНППК». В числе прочего на сегодняшний день освоено серийное производство амплитудных модуляторов в герметичном исполнении с шириной полосы пропускания до 41ГГц, ведутся работы по созданию фазового модулятора (рис. 1).
Параллельно ведутся работы по созданию датчиков электрических величин на основе технологий интегральной оптики, которые имеют широчайший спектр возможных применений: от измерительного оборудования до чувствительных элементов радиофотонных локаторов (рис. 2).
В рамках обсуждения представленного доклада особый интерес вызывали перспективы развития интегральной фотоники в аспекте создания более сложных устройств и интегральных оптических схем на одном субстрате. Однако нельзя не отметить и консервативность и ограниченность отечественного рынка основных компонентов радиофотоники. К сожалению, новая высокотехнологичная серийная продукция пока что не поддерживается высоким спросом. Тем не менее, есть основания полагать, что это перспективное направление в ближайшие годы получит развитие в области интегральной фотоники, а также будет поддержано повышающимся рыночным спросом.
В докладе Виктора Петрова (Университет ИТМО) «Технологии радиофотоники в квантовых информационных системах» были представлены промежуточные результаты совместной работы Университета ИТМО и ФТИ им. А. Ф. Иоффе. В докладе речь шла о некоторых возможных применениях элементов радиофотоники и о разработке электрооптического модулятора для применения в задачах квантовых коммуникаций и криптографии.
В частности, такие модуляторы необходимы для рассылки квантового ключа на боковых частотах при высокочастотной модуляции оптической несущей. Высокая эффективность разработанного модулятора в переносе энергии в боковые частоты позволяет реализовать генератор высших оптических гармоник – генератор т. н. оптической гребенки и широкополосный квантовый генератор шума. Для этих целей был разработан балансный фотодетектор на основе InP с шириной полосы до 4ГГц (рис. 3).
В качестве перспективного направления отмечена разработка модуляторов, обращающих поляризацию, и модуляторов, имеющих спаренные выходы с ортогональной поляризацией оптического сигнала.
Доклад коллектива авторов из СПбГЭТУ «ЛЭТИ», представленный Алексеем Устиновым, был посвящен разработке перестраиваемого малошумящего оптоэлектронного СВЧ-генератора (рис. 4) – еще одного перспективного направления радиофотоники. СВЧ-генераторы являются одним из ключевых элементов систем связи, навигации, радиолокации и многих измерительных систем, причем от стабильности их характеристик во многом зависят и свойства всех систем на их основе. Повышение эксплуатационных характеристик систем требует снижения фазовых шумов задающих генераторов и повышения их частотной стабильности. В этом аспекте оптоэлектронные задающие генераторы потенциально способны обеспечить качественно более высокие показатели.
На сегодняшний день разработанный коллективом оптоэлектронный СВЧ-генератор, среди всех описанных в мировой литературе, обладает наименьшим уровнем фазовых шумов, приближающимся к отметке –160дБ / Гц на частотной отстройке 10кГц при частоте генерации вблизи 6ГГц. Генератор с частотой около 10,5ГГц оказался третьим в списке самых малошумящих оптоэлектронных генераторов, уступив лишь разработке FEMTO-S из Франции.
В докладе Алексея Кима «Многодиапазонные системы дистанционного зондирования атмосферы с применением элементов радиофотоники», представляющего компанию АО «Лазерные системы», Санкт-Петербург, речь шла о перспективном направлении интеграции оптических и радиочастотных зондирующих подсистем на физическом уровне путем применения элементной базы и схемотехнических решений радиофотоники.
Дистанционное зондирование атмосферы с целью измерения динамических характеристик воздушных масс и построения динамических профилей и ветровых полей традиционно осуществляется в радиочастотных и оптическом диапазонах частот методами когерентной эхолокации (рис. 5). Каждый из частотных диапазонов зондирования имеет свои преимущества и недостатки, однако комплексирование как минимум трех частотных диапазонов (X, Ка и ИК) позволяет получить систему, уникальную по совокупности своих эксплуатационных качеств как в части высокой информативности и эффективности, так и в части обеспечения работоспособности во всепогодных условиях. Комплексирование нескольких независимых подсистем на верхнем уровне программной обработки сигналов сопряжено с множеством технических и технологических трудностей и в перспективе является тупиковым направлением. Однако радиофотоника позволяет комплексировать подсистемы уже на уровне физическом. Так, например, высококогерентный лазер, являющийся основой лидарного измерительного канала, может служить источником излучения для перестраиваемого СВЧ оптоэлектронного задающего генератора Х, Ku и Ка диапазонов, обеспечивая при этом высочайшую фазовую стабильность и когерентный режим детектирования. С другой стороны, методами радиофотоники также может быть реализован и оптический прием радиочастотного сигнала, что позволит существенно оптимизировать состав многодиапазонной системы, осуществляя обработку сигналов, перенесенных на оптическую несущую, единым программно-аппаратным комплексом.
Таким образом, многодиапазонные системы дистанционного зондирования атмосферы являются перспективным направлением и потенциальным потребителем технологий и элементной базы радиофотоники.
Разработке технологии создания модулятора Х-диапазона на базе фосфида индия был посвящен доклад Ивана Васильевского, представляющего коллектив авторов из НИЯУ МИФИ и НИИ Полюс, Москва. Платформа А3В5, к которой относится материал InP, в мировой практике является одной из ключевых в производстве компонентов интегральной радиофотоники. Работа коллектива нацелена на освоение новой перспективной платформы.
Разработка модулятора на новой платформе оказывается сложной комплексной задачей, решение которой начинается с моделирования материала – многослойной гетероструктуры и топологии модулятора. Следующими этапами становятся отработка ростовой технологии, постростовая обработка, корпусировка и измерение выходных характеристик. На текущий момент заявляется, что создан научно-технический задел по разработке комплексных подходов по созданию интегральной радиофотоники на платформе InP, отработано моделирование слоев гетероструктур, оптической и СВЧ-подсистем, разработаны технологии прецизионной литографии совместно с АО «НИИ «Полюс» им. М. Ф. Стельмаха», а также развиваются подходы по улучшению параметров модуляторов: увеличению полосы модуляции до 25 ГГц, снижению оптических потерь и т. д.
Доклад Андрея Иванова от АО «НИИ «Полюс» им. М. Ф. Стельмаха» был посвящен ОКР-разработке: серийному освоению мощного лазера с распределенной обратной связью с длиной волны 1550 нм. В настоящее время уже освоено серийное производство мощных частотно-многомодовых лазеров на резонаторе Фабри-Перо и фотоприемных модулей, обеспечивающих ширину полосы пропускания до 10–12 ГГц. Тем не менее в докладе отмечается, что современная элементная база радиофотоники и схемотехнические решения в большинстве случаев рассчитаны на применение одночастотных DFB-лазеров на 1,55 мкм, при этом вопрос повышения оптической мощности является достаточно актуальным.
В результате был разработан РОС-лазер в стандартном корпусе Butterfly и волоконным выводом (стандартное волокно, волокно с сохранением поляризации), обладающий пороговым током генерации около 100 мА и выходной оптической мощностью 50 мВт при токе накачки 500 мА. Ширина линии генерации при 50 мВт составила не более 200–300кГц, а RIN = –150 дБ / Гц (рис. 6). Продолжением доклада стала презентация разработанного фотоприемного модуля с входной мощностью более 50 мВт и шириной полосы от 0,1 до 12 ГГц. Спектральная чувствительность в диапазоне: 0,9–1,6 мкм варьируется в пределах 0,75–1 А / Вт (рис. 7).
Отмечается, что производство мощного РОС-лазера на 1,55 мкм и фотоприемного модуля освоено серийно.
С докладом на тему «Аналого-цифровые фотонные устройства для радиотехнических систем» выступил профессор НИЯУ МИФИ Ростислав Стариков. В своем докладе он осветил ряд зарубежных и российских исследований в области построения радиофотонных трактов передачи. Были продемонстрированы характеристики аналоговых трактов с цифровым выходом и показаны возможности современных аналого-цифровых преобразователей. На основании этого были сформулированы основные факторы, ограничивающие возможности аналого-цифрового преобразования.
Важнейшим направлением аналого-цифрового преобразования считается разработка и внедрение фотонных АЦП. В оптике существует возможность оцифровать сигнал со скоростью 10 Твыб / с и также получить высокую точность оцифровки за счет того, что оптические источники имеют низкий фазовый шум. В подтверждение вышесказанного Стариков показал примеры нескольких исследовательских работ по этой теме. Так, в настоящее время наметился ряд передовых направлений в попытках создать полностью оптическое устройство аналого-цифрового преобразования без использования электронных преобразований. Также важным направлением исследовательской деятельности становится разработка интеллектуальных методов по обработке выходных сигналов фотонных аналого-цифровых устройств, таких как нейросетевые методы. Как отметил Стариков, лазеры с синхронизацией мод − это сердце любой оптической системы аналого-цифрового преобразования, поэтому их совершенствованию следует уделять особое внимание.
В России работы по созданию аналого-цифровых фотонных устройств для радиотехнических систем были проведены на базе НИЯУ МИФИ и закончились изготовлением системы, которая в своем составе имеет двухканальный фотонный аналого-цифровой преобразователь.
Заключение
Исходя из докладов, представленных на научно-практической конференции «Радиофотоника», проходящей в рамках Конгресса российской технологической платформы «Фотоника», сложилось впечатление, что за последние несколько лет направление радиофотоники в России не претерпело серьезных изменений и прорывных скачков, но интерес к нему планомерно увеличивается. К сожалению, на конференции не было представлено докладов коллективов из АО «ОКБ-Планета», ТУСУРа, АО «НПФ «Микран», ИФП СО РАН и других организаций, поэтому сложившаяся картина оказалась неполной.
Были представлены новые разработки, новые компоненты, технологические и технические решения, однако приходится признать, что многие из них соответствуют уровню зарубежных разработок 5–10 летней давности. Медленное развитие отрасли, как и соответствующе низкие темпы роста рынка высоких технологий в области радиофотоники, – это сложная комплексная задача, не имеющая очевидного и простого решения. Отчасти она обусловлена традиционной консервативностью отечественного рынка, отчасти – сложившейся политико-экономической ситуацией. В таких условиях техническое и технологическое отставание от Запада в этой сфере может оказаться непреодолимым в ближайшие десятилетия. Очевидно, что такая комплексная задача должна решаться не только научно-производственным сообществом. Без действенных административных мер поддержки, направленных на развитие рынка, крупных государственных заказов на сложные наукоемкие высокотехнологичные проекты в области радиофотоники, можно ожидать увеличения технологического отставания. Помимо развития внутреннего и внешнего рынка, также требуется повышение уровня компетенций, углубление и расширение интеграции в самом научно-производственном сообществе.
В рамках этого аспекта требуется создание единых многопрофильных дизайн-центров, оснащенных по последнему слову техники и обладающих обширным набором компетенций в области СВЧ-техники, ростовых технологий, волноводной оптики, полупроводников и др. Эти и другие комплексные меры должны обеспечить устойчивое развитие направления радиофотоники в России.
АВТОРЫ
Ким Алексей Андреевич, к. т. н., АО «Лазерные системы», Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова, Санкт-Петербург, Россия.
ORCID: 0000-0002-8923-2953
Губарев Алексей Дмитриевич, АО «Лазерные системы», Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова, Санкт-Петербург, Россия.
ORCID: 0000-0002-4128-085X
А. А. Ким , А. Д. Губарев
АО «Лазерные системы», Санкт-Петербург, Россия
Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова, Санкт-Петербург, Россия
С 30 марта по 2 апреля в Москве в ЦВК «Экспоцентр» прошла XV ежегодная Международная специализированная выставка лазерной, оптической и оптоэлектронной техники «Фотоника. Мир лазеров и оптики», ставшая в 2021 году юбилейной. К сожалению, в 2020 году из-за пандемии выставка была отменена. Традиционно это мероприятие является ключевым событием для отечественной отрасли высоких технологий в сфере фотоники, оптики и лазерной техники, на котором не только представлены отечественные и зарубежные производители специализированного оборудования и оптических компонентов, но и проводятся заседания тематических секций обширной деловой программы, на которых докладчики ведущих российских научно-исследовательских и производственных предприятий представляют передовые результаты своей деятельности.
Ключевые слова: радиофотоника, конференция, обзор, радиофотоника в России
Статья получена: 15.04.2021
Принята к публикации: 19.05.2021
В этом году в рамках традиционного Конгресса российской технологической платформы «Фотоника» состоялось 13 научно-практических конференций, посвященных перспективным направлениям развития фотоники в Российской Федерации, одна из которых под председательством В. В. Валуева (ЗАО «НТЦ «Модуль») сфокусировалась на обсуждении актуальных достижений, перспектив и проблем современного направления радиофотоники в России.
Научно-техническое направление радиофотоники (microwave photonics) базируется на принципах сверхвысокочастотной модуляции оптического излучения электрическим сигналом в средах, обладающих электрооптическим эффектом. Одной из наиболее распространенных платформ элементной базы радиофотоники являются структуры LiNbO3.
На сегодняшний день передовым отечественным производителем серийной продукции на основе технологий ниобата лития является «Пермская научно-производственная приборостроительная компания» (ПАО «ПНППК»), которую с докладом «Электрооптические компоненты на основе технологий ниобата лития для применения в системах радиофотоники и измерения электрических величин» представлял Журавлев Антон, начальник лаборатории радиофотонных компонентов ПАО «ПНППК». В числе прочего на сегодняшний день освоено серийное производство амплитудных модуляторов в герметичном исполнении с шириной полосы пропускания до 41ГГц, ведутся работы по созданию фазового модулятора (рис. 1).
Параллельно ведутся работы по созданию датчиков электрических величин на основе технологий интегральной оптики, которые имеют широчайший спектр возможных применений: от измерительного оборудования до чувствительных элементов радиофотонных локаторов (рис. 2).
В рамках обсуждения представленного доклада особый интерес вызывали перспективы развития интегральной фотоники в аспекте создания более сложных устройств и интегральных оптических схем на одном субстрате. Однако нельзя не отметить и консервативность и ограниченность отечественного рынка основных компонентов радиофотоники. К сожалению, новая высокотехнологичная серийная продукция пока что не поддерживается высоким спросом. Тем не менее, есть основания полагать, что это перспективное направление в ближайшие годы получит развитие в области интегральной фотоники, а также будет поддержано повышающимся рыночным спросом.
В докладе Виктора Петрова (Университет ИТМО) «Технологии радиофотоники в квантовых информационных системах» были представлены промежуточные результаты совместной работы Университета ИТМО и ФТИ им. А. Ф. Иоффе. В докладе речь шла о некоторых возможных применениях элементов радиофотоники и о разработке электрооптического модулятора для применения в задачах квантовых коммуникаций и криптографии.
В частности, такие модуляторы необходимы для рассылки квантового ключа на боковых частотах при высокочастотной модуляции оптической несущей. Высокая эффективность разработанного модулятора в переносе энергии в боковые частоты позволяет реализовать генератор высших оптических гармоник – генератор т. н. оптической гребенки и широкополосный квантовый генератор шума. Для этих целей был разработан балансный фотодетектор на основе InP с шириной полосы до 4ГГц (рис. 3).
В качестве перспективного направления отмечена разработка модуляторов, обращающих поляризацию, и модуляторов, имеющих спаренные выходы с ортогональной поляризацией оптического сигнала.
Доклад коллектива авторов из СПбГЭТУ «ЛЭТИ», представленный Алексеем Устиновым, был посвящен разработке перестраиваемого малошумящего оптоэлектронного СВЧ-генератора (рис. 4) – еще одного перспективного направления радиофотоники. СВЧ-генераторы являются одним из ключевых элементов систем связи, навигации, радиолокации и многих измерительных систем, причем от стабильности их характеристик во многом зависят и свойства всех систем на их основе. Повышение эксплуатационных характеристик систем требует снижения фазовых шумов задающих генераторов и повышения их частотной стабильности. В этом аспекте оптоэлектронные задающие генераторы потенциально способны обеспечить качественно более высокие показатели.
На сегодняшний день разработанный коллективом оптоэлектронный СВЧ-генератор, среди всех описанных в мировой литературе, обладает наименьшим уровнем фазовых шумов, приближающимся к отметке –160дБ / Гц на частотной отстройке 10кГц при частоте генерации вблизи 6ГГц. Генератор с частотой около 10,5ГГц оказался третьим в списке самых малошумящих оптоэлектронных генераторов, уступив лишь разработке FEMTO-S из Франции.
В докладе Алексея Кима «Многодиапазонные системы дистанционного зондирования атмосферы с применением элементов радиофотоники», представляющего компанию АО «Лазерные системы», Санкт-Петербург, речь шла о перспективном направлении интеграции оптических и радиочастотных зондирующих подсистем на физическом уровне путем применения элементной базы и схемотехнических решений радиофотоники.
Дистанционное зондирование атмосферы с целью измерения динамических характеристик воздушных масс и построения динамических профилей и ветровых полей традиционно осуществляется в радиочастотных и оптическом диапазонах частот методами когерентной эхолокации (рис. 5). Каждый из частотных диапазонов зондирования имеет свои преимущества и недостатки, однако комплексирование как минимум трех частотных диапазонов (X, Ка и ИК) позволяет получить систему, уникальную по совокупности своих эксплуатационных качеств как в части высокой информативности и эффективности, так и в части обеспечения работоспособности во всепогодных условиях. Комплексирование нескольких независимых подсистем на верхнем уровне программной обработки сигналов сопряжено с множеством технических и технологических трудностей и в перспективе является тупиковым направлением. Однако радиофотоника позволяет комплексировать подсистемы уже на уровне физическом. Так, например, высококогерентный лазер, являющийся основой лидарного измерительного канала, может служить источником излучения для перестраиваемого СВЧ оптоэлектронного задающего генератора Х, Ku и Ка диапазонов, обеспечивая при этом высочайшую фазовую стабильность и когерентный режим детектирования. С другой стороны, методами радиофотоники также может быть реализован и оптический прием радиочастотного сигнала, что позволит существенно оптимизировать состав многодиапазонной системы, осуществляя обработку сигналов, перенесенных на оптическую несущую, единым программно-аппаратным комплексом.
Таким образом, многодиапазонные системы дистанционного зондирования атмосферы являются перспективным направлением и потенциальным потребителем технологий и элементной базы радиофотоники.
Разработке технологии создания модулятора Х-диапазона на базе фосфида индия был посвящен доклад Ивана Васильевского, представляющего коллектив авторов из НИЯУ МИФИ и НИИ Полюс, Москва. Платформа А3В5, к которой относится материал InP, в мировой практике является одной из ключевых в производстве компонентов интегральной радиофотоники. Работа коллектива нацелена на освоение новой перспективной платформы.
Разработка модулятора на новой платформе оказывается сложной комплексной задачей, решение которой начинается с моделирования материала – многослойной гетероструктуры и топологии модулятора. Следующими этапами становятся отработка ростовой технологии, постростовая обработка, корпусировка и измерение выходных характеристик. На текущий момент заявляется, что создан научно-технический задел по разработке комплексных подходов по созданию интегральной радиофотоники на платформе InP, отработано моделирование слоев гетероструктур, оптической и СВЧ-подсистем, разработаны технологии прецизионной литографии совместно с АО «НИИ «Полюс» им. М. Ф. Стельмаха», а также развиваются подходы по улучшению параметров модуляторов: увеличению полосы модуляции до 25 ГГц, снижению оптических потерь и т. д.
Доклад Андрея Иванова от АО «НИИ «Полюс» им. М. Ф. Стельмаха» был посвящен ОКР-разработке: серийному освоению мощного лазера с распределенной обратной связью с длиной волны 1550 нм. В настоящее время уже освоено серийное производство мощных частотно-многомодовых лазеров на резонаторе Фабри-Перо и фотоприемных модулей, обеспечивающих ширину полосы пропускания до 10–12 ГГц. Тем не менее в докладе отмечается, что современная элементная база радиофотоники и схемотехнические решения в большинстве случаев рассчитаны на применение одночастотных DFB-лазеров на 1,55 мкм, при этом вопрос повышения оптической мощности является достаточно актуальным.
В результате был разработан РОС-лазер в стандартном корпусе Butterfly и волоконным выводом (стандартное волокно, волокно с сохранением поляризации), обладающий пороговым током генерации около 100 мА и выходной оптической мощностью 50 мВт при токе накачки 500 мА. Ширина линии генерации при 50 мВт составила не более 200–300кГц, а RIN = –150 дБ / Гц (рис. 6). Продолжением доклада стала презентация разработанного фотоприемного модуля с входной мощностью более 50 мВт и шириной полосы от 0,1 до 12 ГГц. Спектральная чувствительность в диапазоне: 0,9–1,6 мкм варьируется в пределах 0,75–1 А / Вт (рис. 7).
Отмечается, что производство мощного РОС-лазера на 1,55 мкм и фотоприемного модуля освоено серийно.
С докладом на тему «Аналого-цифровые фотонные устройства для радиотехнических систем» выступил профессор НИЯУ МИФИ Ростислав Стариков. В своем докладе он осветил ряд зарубежных и российских исследований в области построения радиофотонных трактов передачи. Были продемонстрированы характеристики аналоговых трактов с цифровым выходом и показаны возможности современных аналого-цифровых преобразователей. На основании этого были сформулированы основные факторы, ограничивающие возможности аналого-цифрового преобразования.
Важнейшим направлением аналого-цифрового преобразования считается разработка и внедрение фотонных АЦП. В оптике существует возможность оцифровать сигнал со скоростью 10 Твыб / с и также получить высокую точность оцифровки за счет того, что оптические источники имеют низкий фазовый шум. В подтверждение вышесказанного Стариков показал примеры нескольких исследовательских работ по этой теме. Так, в настоящее время наметился ряд передовых направлений в попытках создать полностью оптическое устройство аналого-цифрового преобразования без использования электронных преобразований. Также важным направлением исследовательской деятельности становится разработка интеллектуальных методов по обработке выходных сигналов фотонных аналого-цифровых устройств, таких как нейросетевые методы. Как отметил Стариков, лазеры с синхронизацией мод − это сердце любой оптической системы аналого-цифрового преобразования, поэтому их совершенствованию следует уделять особое внимание.
В России работы по созданию аналого-цифровых фотонных устройств для радиотехнических систем были проведены на базе НИЯУ МИФИ и закончились изготовлением системы, которая в своем составе имеет двухканальный фотонный аналого-цифровой преобразователь.
Заключение
Исходя из докладов, представленных на научно-практической конференции «Радиофотоника», проходящей в рамках Конгресса российской технологической платформы «Фотоника», сложилось впечатление, что за последние несколько лет направление радиофотоники в России не претерпело серьезных изменений и прорывных скачков, но интерес к нему планомерно увеличивается. К сожалению, на конференции не было представлено докладов коллективов из АО «ОКБ-Планета», ТУСУРа, АО «НПФ «Микран», ИФП СО РАН и других организаций, поэтому сложившаяся картина оказалась неполной.
Были представлены новые разработки, новые компоненты, технологические и технические решения, однако приходится признать, что многие из них соответствуют уровню зарубежных разработок 5–10 летней давности. Медленное развитие отрасли, как и соответствующе низкие темпы роста рынка высоких технологий в области радиофотоники, – это сложная комплексная задача, не имеющая очевидного и простого решения. Отчасти она обусловлена традиционной консервативностью отечественного рынка, отчасти – сложившейся политико-экономической ситуацией. В таких условиях техническое и технологическое отставание от Запада в этой сфере может оказаться непреодолимым в ближайшие десятилетия. Очевидно, что такая комплексная задача должна решаться не только научно-производственным сообществом. Без действенных административных мер поддержки, направленных на развитие рынка, крупных государственных заказов на сложные наукоемкие высокотехнологичные проекты в области радиофотоники, можно ожидать увеличения технологического отставания. Помимо развития внутреннего и внешнего рынка, также требуется повышение уровня компетенций, углубление и расширение интеграции в самом научно-производственном сообществе.
В рамках этого аспекта требуется создание единых многопрофильных дизайн-центров, оснащенных по последнему слову техники и обладающих обширным набором компетенций в области СВЧ-техники, ростовых технологий, волноводной оптики, полупроводников и др. Эти и другие комплексные меры должны обеспечить устойчивое развитие направления радиофотоники в России.
АВТОРЫ
Ким Алексей Андреевич, к. т. н., АО «Лазерные системы», Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова, Санкт-Петербург, Россия.
ORCID: 0000-0002-8923-2953
Губарев Алексей Дмитриевич, АО «Лазерные системы», Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова, Санкт-Петербург, Россия.
ORCID: 0000-0002-4128-085X
Отзывы читателей
