Fotonica

Fotonica  este o disciplină care se ocupă de aspectele fundamentale și aplicative ale lucrului cu semnale optice, precum și de crearea de dispozitive în diverse scopuri pe baza acestora [1] .

Informații generale

Fotonica este în esență un analog al electronicii , folosind cuante ale câmpului electromagnetic în loc de electroni - fotoni . Adică, este angajat în tehnologii de procesare a semnalului fotonic, care este asociat cu pierderi de energie semnificativ mai mici, ceea ce înseamnă că are o posibilitate mai mare de miniaturizare.

Deci fotonica:

Fotonica acoperă o gamă largă de dispozitive optice , electro-optice și optoelectronice și aplicațiile lor variate. Domeniile indigene de cercetare în fotonică includ fibra și optica integrată , inclusiv optica neliniară , fizica și tehnologia joncțiunii semiconductoare , laserele semiconductoare , dispozitivele optoelectronice , dispozitivele electronice de mare viteză.

Potrivit unor rapoarte, noul termen generalizat „fotonică” înlocuiește treptat termenul „optică” [4] .

Istoria fotonicii

Fotonica ca domeniu al științei a început în 1960 odată cu inventarea laserului și, de asemenea, odată cu inventarea diodei laser în anii 1970, urmată de dezvoltarea sistemelor de comunicații prin fibră optică ca mijloc de transmitere a informațiilor folosind metode luminoase. Aceste invenții au stat la baza revoluției telecomunicațiilor de la sfârșitul secolului XX și au alimentat dezvoltarea internetului .

Din punct de vedere istoric, începutul utilizării termenului „fotonică” în comunitatea științifică este asociat cu publicarea în 1967 a cărții „Photonics of Dye Molecules” de către academicianul A. N. Terenin . Cu trei ani mai devreme, la inițiativa sa , a fost înființat Departamentul de Fizică Biomoleculară și Fotonică la Facultatea de Fizică a Universității de Stat din Leningrad , care din 1970 se numește Departamentul de Fotonică. [5]

A. N. Terenin a definit fotonica ca „un set de procese fotofizice și fotochimice interdependente ”. În știința lumii , o definiție ulterioară și mai largă a fotonicii a devenit larg răspândită ca o ramură a științei care studiază sistemele în care fotonii sunt purtători de informații . În acest sens, termenul „fotonică” a fost menționat pentru prima dată la cel de-al 9-lea Congres internațional de fotografie de mare viteză, în 1970, la Denver (SUA).

Termenul „Fotonică” a început să fie utilizat pe scară largă în anii 1980 în legătură cu utilizarea pe scară largă a transmisiei prin fibră optică a datelor electronice de către furnizorii de rețele de telecomunicații (deși fibra optică a fost folosită în mod mai restrâns înainte). Utilizarea termenului a fost confirmată când comunitatea IEEE a creat o lucrare arhivată numită „Photonics Technology Letters” la sfârșitul anilor 1980.

În această perioadă, până în jurul anului 2001, fotonica a fost în mare măsură concentrată în telecomunicații . Din 2001, este denumit și:

Evoluții promițătoare

În 2015, la Universitatea de Stat din Moscova a fost creat un comutator fotonic ultrarapid bazat pe nanostructuri de siliciu, care va permite în viitor crearea de dispozitive pentru transmiterea și procesarea informațiilor la viteze de zeci și sute de terabiți pe secundă [7] .

Direcții interdisciplinare

Datorită activității științifice și tehnice globale ridicate și cererii uriașe de rezultate noi, în fotonică apar noi și noi domenii interdisciplinare:

Relația fotonicii cu alte domenii ale științei

Optica clasică

Fotonica este strâns legată de optică . Cu toate acestea, optica a precedat descoperirea cuantizării luminii (când efectul fotoelectric a fost explicat de Albert Einstein în 1905). Instrumentele opticei sunt lentila de refracție , oglinda reflectorizantă și diverse ansambluri optice, care erau cunoscute cu mult înainte de 1900. În același timp, principiile cheie ale opticii clasice, cum ar fi regula Huygens , ecuațiile lui Maxwell și alinierea unei unde luminoase, nu depind de proprietățile cuantice ale luminii și sunt utilizate atât în ​​optică, cât și în fotonică.

Optică modernă

Termenul „Fotonică” în acest domeniu este aproximativ sinonim cu termenii „ Optică cuantică ”, „ Electronica cuantică ”, „Electro-optică” și „ Optoelectronică ”. Cu toate acestea, fiecare termen este folosit de diferite societăți științifice cu semnificații suplimentare diferite: de exemplu, termenul „optică cuantică” desemnează adesea cercetare de bază, în timp ce termenul „fotonică” desemnează adesea cercetare aplicată.

Vezi și

Note

  1. ↑ . fotonica // Dicţionar Enciclopedic de Nanotehnologii. - Rosnano . — 2010.
  2. ↑ Site-ul web al Departamentului de Fotonică și Inginerie Electrică a Universității Naționale de Radio Electronică din Harkov (link inaccesibil) . Consultat la 28 noiembrie 2008. Arhivat din original la 15 decembrie 2008. 
  3. ↑ Datorită piezo-fototronicii, a fost creată o serie de senzori sensibili asemănătoare cu pielea // Site Nanonewsnet.ru 16 august 2013 . Preluat la 31 august 2014. Arhivat din original la 3 septembrie 2014.
  4. ↑ Facultatea de Fizică, Universitatea de Stat Rostov (link inaccesibil) . Consultat la 5 noiembrie 2008. Arhivat din original pe 3 septembrie 2014. 
  5. ↑ Site-ul Institutului de Cercetare în Fizică. V. A. Foka. (link indisponibil) . Consultat la 28 noiembrie 2008. Arhivat din original pe 26 mai 2008. 
  6. ^ Journal of Biophotonics . Consultat la 1 noiembrie 2011. Arhivat din original la 31 ianuarie 2013.
  7. ↑ Oamenii de știință de la Universitatea de Stat din Moscova au creat un comutator de fotoni pentru „calculatoarele viitorului” // RIA Novosti, 16.10.2015 . Data accesului: 21 octombrie 2015. Arhivat din original pe 21 octombrie 2015.
  8. ↑ Un tutorial despre fotonica cu microunde (IEEE) . Data accesului: 19 februarie 2019. Arhivat din original pe 24 ianuarie 2019.
  9. ↑ Site-ul web al Departamentului de Fotonică a Calculatoarelor și Informatică Video, Facultatea de Fotonică și Optoinformatică, Universitatea de Stat din Sankt Petersburg ITMO . Preluat la 12 august 2009. Arhivat din original la 13 august 2009.

Link -uri

Literatură

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice
 Secțiuni de optică
Direcții aferente