Технологическая платформа "Инновационные лазерные, оптические и оптоэлектронные технологии - фотоника" Стратегическая программа исследований (предварительная версия) (стр. 10 )

Проведение комплекса теоретических и экспериментальных лабораторных исследований для определения максимальной дальности передачи информации по кабельной инфраструктуре различного типа многоуровневых квадратурных форматов модуляции в сочетании с поляризационным мультиплексированием с увеличенной информационной емкостью (ИЕ от 6 бит/символ до 12 бит/символ) и спектральной эффективностью (СЭ от 3 бит/Гц до 6 бит/Гц). Для этого потребуется переход от 4-уровнего фазового формата с поляризационным мультиплексированием (PM-QPSK) к 8-уровневому квадратурному формату с поляризационным мультиплексированием (PM-8QAM) а затем к 16-уровневому (PM-16QAM) и позднее, к 32 и 64-уровневым (PM-32QAM и PM-64QAM).

Направление 3: исследование технологических решений для создания оптических систем связи с большой длиной (400 км и более) необслуживаемых участков для использования в тяжелых климатических условиях Сибири, дальнего востока и крайнего севера.

Продолжающийся рост объемов передаваемой информации в сочетании с ограниченными возможностями прокладки все новых линий связи определяет потребности общества в создании высокоскоростных систем дальней связи с большой спектральной эффективностью для увеличения пропускной способности существующей кабельной инфраструктуры оптических сетей связи. Проблема разработки экономичной системы связи с дальностью передачи информации 400 – 450 км по малонаселенной и труднодоступной территории особенно актуальна для России с ее огромными географическими расстояниями, малой населенностью и суровыми климатическими условиями. Основные требования – отсутствие промежуточных пунктов обслуживания и экономичность предлагаемого решения.

Разработка экономичной российской системы связи с дальностью передачи информации 400 – 450 км по малонаселенной и труднодоступной территории России. Проведение теоретических и экспериментальных лабораторных исследований для определения максимальной дальности передачи информации по кабельной инфраструктуре с потерями 0.22дБ/км и меньше. Анализ и исследование рамановской накачки для удаленных усилителей ROPA: одно-, двух-, трехуровневые схемы накачки. Необходимость использования встречной и попутной рамановской накачки на 1450нм. Максимально допустимые погонные потери в кабеле для прокладки сверхдлинной линии связи в тяжелых климатических условиях. Прокладка волоконной кабельной инфраструктуры по регионам Сибири и Дальнего Востока по дну рек.

Направление 4: исследование технологических решений для защиты особо важных волоконно-оптических линий связи от внешних воздействий.

По мере увеличения скорости передачи информации по ВОЛС требования к надежности линии становятся более жесткими, так как потери от ее простоя растут пропорционально скорости передачи информации. Правильно спроектированные и построенные сети связи выходят из строя как правило только из-за обрывов оптического кабеля, происходящих из-за случайного повреждения при проведении работ вблизи расположения кабельной линии (особенно ВОЛС подземной прокладки) или по причине вандализма. Чтобы предотвратить возможные обрывы кабеля на наиболее ответственных (с точки зрения объемов трафика) и проблемных (с точки зрения случайных обрывов при строительных работах) участках ВОЛС целесообразно разработать распределенный датчик акустических воздействий на основе когерентного рефлектометра.

Предложения по совершенствованию систем подготовки и переподготовки кадров, повышения их квалификации в рамках технической платформы «Фотоника» от рабочей группы «Лазерные информационно-коммуникационные технологии»

Предложение 1: создание центра переподготовки и повышения квалификации кадров по направлению «Волоконно-оптические DWDM сети и системы связи нового поколения».

На базе МФТИ и Т8 создать центр переподготовки и повышения квалификации кадров по направлению «Волоконно-оптические DWDM сети и системы связи нового поколения».

Оснастить НУЦ макетами волоконно-оптических систем и сетей связи со скоростями передачи 10 и 40 Гбит/с российского производства для организации обучения практическим навыкам работы с современным высокоскоростным оборудованием, используемым в сетях дальней связи российских операторов связи.

Предложение 2: подготовка и издание учебников и учебных пособий для переподготовки и повышения квалификации кадров по направлению «Разработка и эксплуатация волоконно-оптических сетей и систем связи».

Создать из числа экспертов рабочей группы 7 и приглашенных ведущих специалистов редакцию по подготовке учебников и учебных пособий для переподготовки и повышения квалификации кадров по направлению «Волоконно-оптические DWDM сети и системы связи нового поколения».

Провести среди авторских коллективов конкурс на лучший учебник и учебное пособие по направлению «Волоконно-оптические DWDM сети и системы связи нового поколения».

По результатам конкурса обеспечить финансирование подготовки рукописи и издания учебника и учебного пособия по направлению «Волоконно-оптические DWDM сети и системы связи нового поколения».

Силами редакции по подготовке учебников и учебных пособий для переподготовки и повышения квалификации кадров по направлению «Волоконно-оптические DWDM сети и системы связи нового поколения» организовать издание ежегодного сборника статей «Новые технологии в DWDM сетях и системах связи».

Задачи в области фотоники для геодезии и навигации (материал подготовлен рабочей группой под руководством ген. конструктора ОАО "НПК СПП" Росавиакосмоса )

В настоящее время научно-технический прогресс во всем мире характеризуется постоянно ускоряющимся использованием достижений оптики, оптоэлектроники и лазерной техники.

Все более растет роль оптики, оптоэлектроники, инфракрасной и лазерной техники в геодезии и навигации, особенно при создании и применении квантово-оптических систем (КОС) наземного, космического, воздушного и морского базирования, которые обеспечивают выполнение приоритетных задач:

- обнаружения объектов в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах длин волн в любое время суток;

- прецизионного измерения координат (углов и дальности) до активных и пассивных объектов (целей) в любое время суток;

- высокоточного определения эфемерид и временных поправок системы ГЛОНАСС;

- обнаружения и каталогизации космического мусора;

- высокоскоростной передачи информации и сигналов времени между космическими аппаратами (КА);

- получения некоординатной информации о космических объектах и объектах ракетной техники;

- обнаружения и исследования излучений при военно-космическом мониторинге и контроле техногенных катастроф.

Следует отметить, что оптические, оптико-электронные, лазерные и инфракрасные приборы и системы, как в составе КОС, так и самостоятельно, являются важнейшими составляющими элементами вооружения Вооруженных Сил Российской Федерации. Они необходимы и при создании огромного количества изделий в интересах гражданских отраслей промышленности, в том числе космической.

Все это показывает, что в настоящее время и в ближайшем будущем технический уровень ряда важнейших программ в военно-промышленном комплексе, ракетно-космической и авиационной отраслях и науке во многом определяется уровнем развития лазерно-оптических и оптоэлектронных технологий (фотоники).

Следовательно, фотоника и её приложения должны быть отнесены к приоритетным направлениям развития науки и техники.

Особенностью оптико-электронного комплекса является необходимость наличия высокого научно-технического потенциала для обеспечения всех стадий создания новых технологий и аппаратуры (фундаментальные, поисковые и прикладные исследования в области оптической науки, оптического материаловедения, элементной базы приборостроения), что в условиях пережитого нашей страной экономического кризиса было нарушено.

Сохраняется тенденция к увеличению отставания в обеспеченности геодезических и навигационных комплексов и систем вооружения, военной, гражданской и специальной техники отечественными лазерно-оптическими и оптоэлектронными технологиями, в том числе значительного отставания в области ИК-технологий.

Среди основных причин отставания следует отметить:

- недостаточную степень координации и взаимоувязки по срокам и задачам программ создания финальных образцов в геодезии и навигации, соответствующих лазерно-оптических и оптоэлектронных средств, необходимых технологий и производственных мощностей, в том числе на межведомственном уровне, а также недостаточный уровень координации научной и производственной деятельности предприятий и организаций оптической подотрасли;

- сокращение научно-технического задела в области исследований фотоники гражданского, военного и специального назначения;

- необеспеченность исходными материалами для производства компонентов лазерно-оптической и оптоэлектронной техники, в частности, особо чистыми материалами для оптического стекловарения, специальных видов керамики, оптических материалов на основе германия, соединения индий-сурьма, кадмий-ртуть-теллур, индий–арсенид галлия и др. для фотоприемных устройств;

- критическое состояние отечественной электронной компонентной базы для создания и производства современных оптико-электронных приборов всех типов;

- снижение оснащенности предприятий специализированным технологическим и метрологическим оборудованием, угроза утраты уникальной стендовой базы.

Сокращение объема НИОКР приводит к свертыванию исследований и разработок, потере и возрастному старению высококвалифицированных научно-технических кадров, невозможности совершенствовать и обновлять технологическое оборудование.

Дальнейшее развитие негативных явлений в оптическом приборостроении неизбежно приведет к разрушению имеющегося технологического потенциала и вытеснению России с рынка перспективных технологий.

2. Обоснование целесообразности решения проблемы программно-целевым методом.

В связи с необходимостью применять современную элементную базу головные предприятия по ОКР вынуждены использовать, как правило, зарубежную элементную базу для опытных образцов в геодезии и навигации. В рамках этих ОКР средств на разработку необходимой фотоники, как правило, не предусматривается.

В целях обеспечения эффективной кооперации и финансирования, учитывая масштабность и сложность задачи, все работы должны контролироваться высшими органами исполнительной власти РФ, и в первую очередь ВПК при Правительстве РФ и Минэкономразвития РФ с участием заинтересованных агентств и ведомств (Минобороны, Роскосмос, Минпромторг, Росатом и др.) Все это обусловливает необходимость разработки Стратегической программы исследований (СПИ).

3. Характеристика и прогноз развития сложившейся проблемной ситуации в рассматриваемой сфере без использования программно-целевого метода.

Учитывая, что процесс вхождения предприятий и организаций в рыночную экономику весьма далек от завершения, финансирование работ возможно только за счет бюджетных средств СПИ. При отсутствии руководства и финансирования со стороны исполнительной власти РФ возникает реальная угроза необратимого отставания от мирового уровня.

4. Ориентировочные сроки и этапы решения проблемы программно-целевым методом.

Ориентировочные сроки: 2012-2020 годы.

Этапы решения проблемы указаны в предварительном перечне мероприятий, предлагаемых для включения в проект СПИ

5. Предложения по целевым индикаторам и показателям, позволяющим оценивать ход реализации СПИ по годам.

Целевые индикаторы и показатели СПИ на 2012-2016 годы и на период до 2020 года:

- внедрение критических технологий;

- освоение и внедрение нанотехнологий;

- увеличение выпуска продукции гражданского и военного назначения;

- организация серийного выпуска новых образцов в геодезии и навигации;

- увеличение рабочих мест и рост доходности предприятий;

- привлечение молодых специалистов (ИТР и рабочих);

- совершенствование испытательной и экспериментальной базы;

- внедрение передовых и новых методов прецизионного контроля параметров элементов фотоники;

- создание центров сертификации.

6. Предложения по объемам и источникам финансирования целевой программы.

Необходимый объем финансирования составляет 3848,0 млн. руб., в т. ч.., ОКР – 3848,0 млн. руб.

В ходе доработки проекта Стратегической программы исследований ТП "Фотоника" в 2012г. будут определены важнейшие направления НИОКР и последовательности решения задач в каждой из тематических областей техплатформы.