Сегодня достижения фотоники уже широко применяются – без нее немыслимы ни быт, ни такие передовые отрасли науки и техники, как космонавтика. Но мы пока используем в основном комбинированные оптоэлектронные устройства, где собственно фотоника используется в процессе передачи информации по оптоволоконным сетям. А между тем весьма заманчиво создать приборы, которые вовсе обходились бы без «электрической части», или по крайней мере имели дело только со световыми сигналами в видимом спектре и в ближних к нему ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах, а электричество обеспечивало лишь питание прибора.

 

Что это даст? Снижение тепловых потерь позволит экономить электроэнергию, «уйдут» громоздкие и тяжелые радиаторы и прочее оборудование внутреннего кондиционирования, которое так неудобно компоновать в электронных устройствах. Снижение энергопотребления и тепловых нагрузок позволит увеличить ресурс приборов в 1,5-2 раза. Отказ от преобразования электромагнитного сигнала в световой и обратно (то есть переход от радиочастот к видимому свету, ИК- или УФ-излучению) повысит быстродействие системы в 20-200 раз и избавит ее от значительной части внутренних помех – а это новое качество сигнала и его отображения. В то же время сегодня уже найдены способы обработки на основе достижений фотоники и сигналов в радиоспектре. И наконец, сами приборы станут проще, будут меньше и дешевле как в эксплуатации, так и в обслуживании. Использование фотоники позволит выйти на новый уровень миниатюризации не только компонентов, но целых приборов и систем – мы сможем перейти от микро- к нанотехнологиям и в этой области тоже. Эти преимущества фотоники известны давно. Однако путь от теории к практике был труден и долог – он занял полвека.

Достижения микрофотоники – практической космонавтике
Изображение: russianspacesystems.ru

Советская, а затем российская наука напряженно работала в этой области и не удивительно, что именно она в числе первых в мире перешла от теории к практике и приступила к созданию приборов, полностью работающих на принципах фотоники. Пресс-служба холдинга «Российские космические системы» (РКС, входит в Госкорпорацию «РОСКОСМОС») в своем релизе от 15 марта 2017 г. сообщает о том, что начата разработка первых таких образцов, предназначенных для установки на космические аппараты.

Заместитель Генерального директора холдинга по науке Алексей Романов сказал следующее: «Сегодня РКС ведет научные исследования в области фотоники одновременно по нескольким направлениям. Мы ожидаем, что создание на основе фотонных технологий датчиковой, измерительной и преобразующей аппаратуры, многоспектральных камер, компонентной базы и метаматериалов откроет новые возможности для освоения космоса. Эта работа ведется в плановом порядке – в РКС создана специальная дорожная карта развития микрофотоники. Первые результаты мы планируем получить уже в 2018–2020 годах».

Одно из самых перспективных приложений фотоники – это лазерные линии связи «спутник-Земля» и «спутник-спутник», способных работать в вакууме и в атмосфере на расстоянии до 3000 км со скоростью передачи данных до 10 Гбит/с уже в 2018 году, а к 2020 году планируется улучшить эти показатели до 40000 км и 100 Гбит/с.