Jusqu'à la deuxième décennie de ce siècle, trois directions de développement se sont passées et sont maintenant poursuivies dans l'industrie de la planète - vapeur, électron, atome. "Actuellement, le monde passe au quatrième niveau, basé sur les technologies photoniques", a noté le célèbre chef de l'industrie nationale de la défense, chef du groupe de travail n°19 du Conseil scientifique et technique de la Commission militaro-industrielle. sous le gouvernement de la Fédération de Russie, académicien de l'Institut d'aviation de Moscou Alexei Shulunov, « ces technologies utilisent les propriétés des photons, des particules qui n'ont ni masse au repos ni charge, ce qui permet de surmonter les limitations physiques fondamentales de l'électronique "classique".. L'un de ses domaines les plus importants est la radiophotonique ».
En Occident, la radiophotonique est désignée par le terme mwp-microwavephotonics, en Russie, sur les suggestions de l'académicien de l'Académie des sciences de Russie Yuri Vasilievich Gulyaev et de l'académicien de l'Institut d'aviation de Moscou Alexei Nikolaevich Shulunov, le terme "radiophotonique" est adopté, ce qui est déjà accepté par certains experts occidentaux.
Il est basé sur la modulation du rayonnement laser avec un signal hyperfréquence pour d'autres transformations déjà dans le domaine optique. Remplacer un électron par un photon permet d'améliorer la conception fonctionnelle des équipements radio, de lever les problèmes de compatibilité électromagnétique, d'augmenter la vitesse et le volume de transfert d'informations de plusieurs ordres de grandeur, de réduire significativement le poids, les dimensions et la puissance consommation, par exemple, des mêmes radars longue portée et ultra-longue portée.
« La compréhension de l'inévitabilité du remplacement des solutions de circuits électroniques par des solutions radio-photoniques », note Alexeï Nikolaevitch, « est venue en relation avec la réalisation des caractéristiques technologiques limitantes de la microélectronique intégrée, la transition vers des dimensions plus petites des composants en raison d'une diminution multiple dans la longueur des ondes optiques.
Les États-Unis, l'UE, le Japon, la Corée du Sud et la Chine sont les leaders mondiaux des technologies radio-photons.
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"J'ai été témoin et j'ai participé à la transition de l'industrie radio-électronique du vide au solide, qui a eu lieu en URSS et dans le monde à partir de la fin des années 50 - début des années 60 du siècle dernier", explique Alexei Shulunov, "mais à Au début du nouveau siècle, j'ai remarqué que le monde est déjà en train de faire une transition grandiose vers les nouvelles technologies - la radio-photonique, d'abord les technologies à composants discrets, et à partir de 2012-2014 - vers les technologies intégrées. De nouveaux équipements et appareils de mesure sont créés, du personnel se forme, de nouvelles spécialités voient le jour, et une infrastructure de production complète s'organise. »
Il convient de noter que la première feuille de route photonique a commencé à fonctionner en Russie depuis 2013. En 2016, par décret du président de la Fédération de Russie Vladimir Poutine, la deuxième édition de la feuille de route a été lancée. La plate-forme technologique photonique est également entrée en vigueur. Cependant, dans l'un des projets nationaux du concept de développement de la photonique, il est souligné que les fonds pour le développement et la mise en œuvre de technologies basées sur celui-ci sont nécessaires de plusieurs ordres de grandeur de moins que pour le développement de technologies de radioélectronique. Et cela, selon Alexei Shulunov, est une erreur impardonnable. "Sans changer l'attitude du pays et des départements vis-à-vis du développement de nouvelles solutions techniques photoniques", explique Aleksey Shulunov, "dans trois ou quatre ans, l'ensemble de l'industrie russe, en particulier son industrie radio-électronique, sera tellement à la traîne dans le développement de ces technologies qu'il va s'engager dans la substitution des importations, avec des difficultés incroyables à résoudre ce problème ».
Et tout d'abord, la question la plus importante qui nécessite sa solution urgente est la question de la création d'une base de composants nationaux pour la radiophotonique. Sa base de composants est basée sur des matériaux A3B5 (arséniure de gallium, nitrure de gallium, phosphite d'indium…), qui possèdent à la fois des propriétés optiques et radio-techniques. Pour leur création, l'académicien de l'Académie des sciences de Russie Zhores Alferov a reçu le prix Nobel. Sans eux, il est impossible de créer des équipements radio-photoniques.
Il existe des technologies distinctes dans le pays pour certains composants discrets de la radioélectronique photonique avec le niveau de développement de la fin des années 90. Cependant, dans la science et l'industrie, il n'y a pas de travail de base pour les performances discrètes et intégrales en série modernes des composants photoniques. Le travail est limité par le manque de matériaux modernes, de produits logiciels pour la modélisation des composants et d'un financement extrêmement limité. Les instituts de recherche scientifique (SRI) et les bureaux d'études (KB) de l'industrie n'ont pratiquement aucune base matérielle et instrumentale, ainsi que du personnel formé pour développer de nouvelles technologies industrielles, créant des capacités pour la production de produits finaux.
Seules quelques entreprises du complexe industriel de défense national (MIC), certains instituts de recherche scientifique possèdent pleinement une base technologique de production aussi moderne. Sur la base de composants discrets de la radiophotonique, des projets distincts sont mis en œuvre à l'Institut de recherche Polyus, l'Institut de recherche de la physique des semi-conducteurs et l'Institut de recherche de l'automatisation et de l'électrométrie de la branche sibérienne de l'Académie des sciences de Russie, certains instituts de recherche situés à St Pétersbourg, Perm, Tomsk, dans les entreprises de JSC RTI. Des prototypes pilotes finaux distincts sont en cours de création chez JSC KRET, JSC Radar-mms, NPK NIIDAR: un radar à réseau de phases actif (AFAR) de cinquième génération utilisant la dernière base de composants radio-photons. Et au MEPhI, une technologie de cycle complet a été développée jusqu'à la création d'une base d'éléments de la taille appropriée sur un substrat.
Cependant, en général, l'état de la radiophotonique dans le pays - la base technologique, le potentiel de personnel disponible, l'organisation du travail -, comme l'a noté Alexei Shulunov, nécessite clairement une action active.
GROUPE DE TRAVAIL N°19 NTS VPK
En 2012, selon Alexei Shulunov, en collaboration avec l'académicien de l'Académie des sciences de Russie, directeur scientifique de l'Institut d'ingénierie radio et d'électronique Yuri Gulyaev, ils ont soulevé le problème du développement d'une nouvelle direction de l'électronique radio basée sur de nouveaux principes physiques en Russie.. Le premier vice-président de la Commission militaro-industrielle Yuri Borisov a pris connaissance du mémo préparé par eux. Il a ordonné la création d'un groupe de travail n°19 du NTS VPK sur la photonique radio, dirigé par l'académicien de l'Académie des sciences de Russie Igor Fedorov. Ce groupe comprenait des scientifiques et des spécialistes d'un certain nombre d'entreprises scientifiques et industrielles de différentes régions du pays, dont Aleksey Shulunov. En conséquence, un projet de plan pour le développement et la transition de la science et de l'industrie en Russie vers un nouvel ordre technologique a été élaboré. Le ministère de la Défense de la Fédération de Russie s'est intéressé à ces développements et a commencé à les soutenir. L'utilisation de la radio-photonique dans la base de composants correspondante, qui doit être créée, modifiera la structure fonctionnelle de tous les équipements radio-électroniques actuels - équipements de guidage, de détection, de reconnaissance et radar.
En 2014, sous la direction du groupe de travail n°19 du NTS VPK, RTI a mené des travaux de recherche (R&D) pour évaluer l'état de la radiophotonique dans le monde et en Russie, et a élaboré un projet de programme correspondant pour son développement. Ce travail a montré que pour surmonter notre retard, les coûts annuels requis devraient s'élever à environ 2 à 3 milliards de roubles. pour la recherche et le développement de technologies et 6-7 milliards de roubles. - pour le rééquipement technique et l'équipement en appareils de mesure, sans compter la formation et le stage du personnel.
DANS LEADERS - RADIOÉLECTRONIQUE VÉTÉRINAIRE
Le groupe n° 19 et Aleksey Shulunov ont directement évalué le potentiel d'un certain nombre d'entreprises de défense nationales dans l'industrie radio-électronique pour le développement et la promotion des technologies radio-photons. À tous égards, le plus ancien institut de recherche du pays pour les communications radio longue distance est devenu l'entreprise principale de la nouvelle industrie. Ainsi, Alexey Shulunov, en plus de travailler dans le groupe de travail n°19 du complexe militaro-industriel, a dirigé le laboratoire de radiophotonique du NIIDAR. "Nous avons actuellement tous les radars, y compris l'alerte précoce, sont à bande relativement étroite", a déclaré Alexeï Nikolaïevitch, qui a eu 80 ans en décembre 2017. - Dans les radars à large bande utilisant une base de composants radio-photons, vous pouvez obtenir jusqu'à 90 % des informations sur la cible localisée, savoir ce qui se trouve dans l'air ou dans l'espace: un avion, une fusée, un fragment, un météorite. De tels radars de portées et de puissances diverses, y compris l'alerte précoce, acquièrent les propriétés de complexes capables de dresser le portrait d'un objet détecté par un radar, qui n'est actuellement capable que d'un immense complexe radio-optique de reconnaissance des objets spatiaux "Krona" de le système national de contrôle spatial (SKKP) sur le mont Chapal à Karachay-Cherkessia. Et avec la technologie des micropuces radio-photons, il y aura une réduction radicale de la taille, du poids, de la consommation d'énergie du complexe matériel radar et une augmentation significative de ses caractéristiques tactiques. Il ne restera que des systèmes d'antennes de taille impressionnante des radars géants des systèmes d'alerte précoce, SKKP, PRN. »
Un radar expérimental en bande X avec une optique hétérodyne, qui peut être réglé dans la plus large gamme d'ondes radio, a déjà été créé dans le laboratoire NIIDAR. Il s'agit d'un appareil unique. Le récepteur permet d'unifier les solutions matérielles sur n'importe quel canal de réception radar de pratiquement toutes les gammes de fréquences. Lui seul peut opérer sur plusieurs antennes de réception. Grâce à la technologie radio-photon, la taille de l'équipement sera considérablement réduite et sa fiabilité augmentera.
Le centre scientifique et thématique n°5 a également été créé au NIIDAR, dont la tâche est de couvrir et d'organiser de manière globale les travaux dans tous les domaines des tâches de création de l'industrie de la radio-photonique. En fait, il s'agit peut-être déjà d'un organe de travail de la Commission interdépartementale du président de la Fédération de Russie pour le développement innovant de la Russie. Les tâches techniques du centre comprennent la participation à la création d'une base de composants intégrés et discrets, la création de nouveaux équipements radio et systèmes d'ingénierie radio, les questions de métrologie et de normalisation, la coopération internationale, y compris avec les pays BRICS, et une foule d'autres sujets en radio-photonique. L'entreprise radio-électronique la plus ancienne et la plus respectée de Russie et du monde, comme l'a noté Alexei Shulunov, a toutes les possibilités pour un tel travail. Il suffit d'unir les efforts sur la transition vers les nouvelles technologies dans l'industrie, de rendre le programme de l'État vraiment opérationnel et de contrôler sa mise en œuvre de manière étatique. En appliquant la radiophotonique à des tâches spécifiques de création de radars, la société développe déjà des technologies pour une large gamme de produits militaires et civils.
Ainsi, la transition vers les dernières technologies, indispensables à la défense de l'État russe, qui permettront de créer des armes électroniques parfaites et de suivre le rythme des « partenaires », s'opère, entre autres, grâce à la talents de l'ingénieur Alexei Shulunov.
