Den foton er den gren av fysikken om utforming og produksjon av komponenter til frembringelse, overføring, behandling ( modulering , amplifikasjon ), eller omdanning av optiske signaler. Hun studerer fotoner enten som en bølge eller som en partikkel , i en klassisk eller kvantemessig tilnærming. Studiefeltet for fotonikk dekker hele lysspekteret fra Terahertz til røntgenstråler.
Komponentene som er diskutert i fotonikkrammeverket inkluderer lasere , lysdioder , optiske fibre , optiske modulatorer , optiske forsterkere eller fotoniske krystaller , linser, prismer og nettverk.
Fotonikksektoren har mange industrielle og forskningsapplikasjoner og er gjenstand for spesifikk støtte på europeisk nivå. I Frankrike sysselsetter sektoren direkte 80 000 mennesker, hovedsakelig i små og mellomstore bedrifter , noen få mellomstore selskaper og store grupper, og er godt representert av nasjonale og regionale organisasjoner.
Begrepet fotonikk er relativt nylig. Det er avledet fra gresk φῶς, φωτὁς (lys) og vises i vitenskapelig og teknisk litteratur på slutten av 1960-tallet for å beskrive et forskningsfelt som bruker lys til applikasjoner som er relatert til elektronikk (telekommunikasjon, prosessering. Signal).
Bredt distribuerte vitenskapelige og tekniske tidsskrifter er enige om at den første formelle definisjonen av begrepet fotonikk kom fra den franske forskeren Pierre Aigrain på 1970-tallet .
På 1980-tallet vedtok telenettoperatører begrepet "fotonikk" med utseendet på fiberoptiske nettverk og erbiumdopede fiberoptiske forsterkere. Dette ordet brukes innen telekommunikasjon (særlig i tittelen på tidsskriftet Photonics Technology Letters lansert av det lærte samfunnet IEEE Lasers and Electro-Optics Society på slutten av 1980-tallet , samt i tillegg til funn som laser , laserdioder og optiske fibre som brukes i kommunikasjonsverdenen.
På begynnelsen av 2000-tallet , den europeiske union bidratt til å spre dette begrepet, med Photonics 21 plattformen (opprettet i 2005), og gjennom arbeidet med de generiske teknologiene i fremtiden presentere a priori en sterk teknisk og økonomisk potensial (eller markeder for Key Enabling Technologies ). Siden 2009 anser EU-kommisjonen fotonikk som en av de seks KET-ene.
Begrepet fotonikk får ny drivkraft med bredere formidling i løpet av lysåret ( 2015 ). I dag dekker begrepet fotonikk alle områder innen lysvitenskap og teknologi som optikk, belysning, syn, laser, fiberoptikk, optronikk ...
Den såkalte "klassiske" optikken er hovedsakelig knyttet til problemene med geometrisk optikk . Spesielt utvikling og bruk av verktøy som linser , speil , samt den optiske utformingen knyttet til bruken av dem. Applikasjonene inkluderer optiske mikroskoper , teleskoper , briller ...
Wave Optics dekker alle problemene med elektromagnetisme og fysisk optikk som følge av beviset fra Augustin Fresnel om bølgenaturen til lys og deretter av Maxwells lover . Dens applikasjoner inkluderer utvikling av interferometre eller verktøy ved hjelp av diffraksjon som diffraksjonsgitter , Bragg- gitter eller grismer ...
Moderne optikk er knyttet til fotonets egenskaper i samspill med materie. Blant nøkkeleffektene av moderne optikk er stimulert utslipp , fotoelektrisk effekt , materie-strålingsinteraksjoner der materie eller det elektromagnetiske feltet kvantiseres, ikke-lineær optikk , elektroeffekter. Optisk, akustisk-optisk, Raman, Brillouin ... Denne fasen starter ved slutten av den XIX th århundre med Heinrich Herz ( effekt fotoelektrisk 1887) og begynnelsen av det XX th -tallet, Einstein ( kvantifisering av 1905 oppdagelsen av lys stimulert emisjon 1917) og Bohr (kvantifisering av energinivåer 1913) som førte til oppdagelse av laseren i 1960. Denne oppdagelsen er på bunnen av variasjonene av moderne optikk innen feltene atom optikk , optikk quantum , lineære optikk , lasere ...
Fotonikk tilsvarer en diffusjon av moderne optikk i den industrielle sfæren og i andre vitenskapelige felt. Den opto-elektroniske de tele- optiske eller biophotonics er eksempler på denne vitenskapelige og industrielle diffusjon.
Det store antallet applikasjoner av fotonikk innen helse , rom , kommunikasjon , infrastruktur (bygninger, transport), bil , nye teknologier har tjent det kvalifiseringen som "muliggjør vitenskap".
Fotonikk er til stede i industrielle prosesser, for eksempel i følgende økonomiske sektorer:
I verden representerer den globale omsetningen av fotonikk 400 milliarder euro. I Europa representerer fotonikk den største investeringspolen blant KETS ( Key Enabling Technologies ) med 355 millioner euro i investering i 2015.
I Europa er fotonikk representert av 5000 selskaper, 377 000 direkte arbeidsplasser og en forventet vekst på 10% per år, noe som rettferdiggjør det økonomiske håpet som er satt i fotonikk.
I Frankrike representerer fotonikk 1000 selskaper - hvorav 90% er små og mellomstore bedrifter - sysselsetter rundt 80.000 mennesker, hvis totale anslåtte omsetning i 2017 er 15 milliarder euro. 90% av selskapene eksporterer i gjennomsnitt 50% av omsetningen. Opprettelsen av nyetablerte selskaper har hoppet siden 2015 med rundt 50 nye selskaper hvert år. Det økonomiske barometeret til fagforeningen for fotonikk-sektoren viser at veksten er større enn 10% per år.
Sammendraget av studien om fotonikk-sektoren som ble utført i 2015 av departementet for økonomi, industri og digital gir en oversikt over aktivitetssektorene og deres omsetning:
| Aktivitetsområde | Omsetning |
|---|---|
| Belysning | € 2660 millioner |
| Forsvar og sikkerhet | € 2068 millioner |
| Telekom | € 1505 millioner |
| Komponenter, tynne filmer | € 1439 millioner |
| Biofotonikk, diagnostisk | € 1 265 millioner |
| Visjon og instrumentering | € 740m |
| solenergi | € 479 millioner |
| Behandling av biologisk materiale | 94 M € |
| Vise | 90 M € |
| Industriell produksjon | 78 M € |
| Oppbevaring | 33 M € |
Overføring av informasjon og bearbeiding ( Cloud computing and datasenter ) har hatt stor nytte av feltet optoelektronikk og lasere . Optiske overføringssystemer har en fordel i forhold til tradisjonelle elektriske overføringssystemer: strømforbruket er lavere til tross for høyere båndbredde. Optisk prosessering av informasjon, av en "fotonisk datamaskin", som utgjør et mål for forskning innen fotonikk.
De lasere er nå mye brukt i mange bransjer for eksempel for å utføre ekstremt presise kutt.