В будущем разработка ляжет в основу нового радиолокационного комплекса, использующего принципы фотоники. Его уникальные характеристики позволят фиксировать гораздо более миниатюрные цели по сравнению с традиционными радарными системами.
Ежедневно сотни тысяч пассажиров и логистических компаний пользуются услугами гражданской авиации, поэтому обеспечение безопасности аэропортов является одной из важнейших задач для отрасли. Например, сегодня одним из факторов неполадок и аварий самолетов является активность птиц на взлетно-посадочных полосах.
Поэтому для обеспечения безопасности территории аэропорта требуются специальные мониторинговые системы, способные выявлять различные угрозы. В их основе лежит радиолокация: она обеспечивает контроль воздушного пространства, навигацию, предотвращение столкновений и отслеживание погодных явлений.
Современные радары — это высокоточные комплексы, способные «видеть» в любую погоду на десятки километров, однако их возможности постепенно упираются в физические ограничения электроники, особенно когда речь идет об обнаружении миниатюрных объектов, каким являются птицы в зоне аэродрома. Для их гарантированного обнаружения требуется переход на новые физические принципы радиолокации и создание систем, способных работать в более широком частотном диапазоне с минимальными шумами.
Традиционные радиолокационные станции ограничены по ширине полосы частот и стабильности радиосигнала, что снижает точность измерений и затрудняет распознавание слабых отражений. Для преодоления этих ограничений ученые СПбГЭТУ «ЛЭТИ» в рамках программы развития университета «Приоритет 2030» ведут разработку фотонного радара — системы нового поколения, где формирование и обработка сигналов выполняются с помощью света. Индустриальным партнером проекта выступает группа компаний (ГК)«Элемент» – крупнейший разработчик и производитель микроэлектроники в России.
«Мы создали лабораторный макет передающего тракта фотонного радара. Сейчас система уже демонстрирует стабильное формирование сверхширокополосных сигналов и низкий уровень помех – шумов – ключевых параметров для высокоточной радиолокации будущего», – сказал руководитель проекта, профессор кафедры радиотехнических систем (РС) СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Владимир Михайлович Кутузов.
Созданный в ЛЭТИ макет включает источник лазерного излучения, электрооптический модулятор, оптоэлектронный генератор, фотодетектор и линию оптоволоконной передачи, моделирующую канал к антенне.
Разработка позволила продемонстрировать преимущества фотонного подхода к радиолокации. Учёные получили высокую частотную стабильность и низкий уровень шумов, возможность генерации сверхширокополосных сигналов с разрешением по дальности до нескольких сантиметров, а также потенциал для точного обнаружения и классификации малозаметных объектов – от искусственных птиц до малых надводных целей.
«Лабораторный макет собран из компонентов, созданных в ЛЭТИ в рамках другого проекта по фотонным интегральным схемам – это пример того, как отдельные разработки университета объединяются в единую технологическую цепочку. В перспективе наша разработка найдет применение в радарных системах нового класса, которые будут отвечать за безопасность воздушного пространства аэропорта», – добавил Владимир Кутузов.
В ближайшее время ученые ЛЭТИ планируют завершить создание приемного тракта и перейти к тестированию связки «передатчик–приемник». Следующий этап – разработка специальной антенной системы совместно с кафедрой теоретических основ радиотехники (ТОР) СПбГЭТУ «ЛЭТИ» и индустриальными партнерами.
Создание экспериментального образца первого в России фотонного радара является одной из ключевых задач в сфере радиофотоники стратегического технологического проекта «Разработка суверенных технологий и постановка производства компонентов для систем силовой электроники и фотонных информационных систем», который реализуется в рамках программы развития СПбГЭТУ «ЛЭТИ» «Приоритет 2030», нацпроекта «Молодёжь и дети». Индустриальным партнером проекта является ГК «Элемент».
Работа ведётся в рамках десятилетия науки и технологий в России, главным мероприятием которого является Конгресс молодых учёных.
Для справки:
ПАО «Элемент» является одним из крупнейших разработчиков и производителей электроники, лидером в области микроэлектроники в России. В состав Группы «Элемент» входят более 30 компаний по разработке и производству интегральных микросхем, полупроводниковых приборов, силовой электроники, модулей, корпусов для микросхем, а также радиоэлектронной аппаратуры. Продукция Группы «Элемент» имеет широкое применение в различных отраслях экономики.
7 июня 2024 года ПАО «Элемент» и Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» объявили о создании совместного предприятия «ЛЭТИЭЛ». Задачей предприятия является разработка и исследование технологий производства электронных компонентов из карбида кремния – перспективного материала для электроники будущего. На их основе ЛЭТИ в рамках реализации программы «Приоритет 2030» совместно с ГК «Элемент» планирует сформировать современную и конкурентоспособную линейку технологий и продуктов силовой электроники для различных отраслей промышленности.
