Ֆոտոնիկա

Ֆոտոնիկա, ֆիզիկայի բաժին, ուսումնասիրում է օպտիկական ազդանշանները, ինչպես նաև աստեղծում է դրա հիման վրա աշխատող տարբեր նշանակության սարքեր։

Ընդհանուր տեղեկություններ 
Ֆոտոնիկան, ըստ էության, էլեկտրոնիկայի անալոգն է, որը էլեկտրոնների փոխարեն օգտագործում է էլեկտրամագնիսական դաշտի քվանտներ`ֆոտոններ։ Այսինքն ՝ այն զբաղվում է ազդանշանների մշակման ֆոտոնային տեխնոլոգիաներով, ինչը կապված է զգալիորեն ավելի քիչ էներգիայի կորստի հետ, ինչը նշանակում է, որ ունի փոքրացնելու մեծ հնարավորություն ։

Այսպիսով, ֆոտոնիկան՝

 ուսումնասիրում է ֆոտոնների գեներացումը, կառավարումը և հայտնաբերումը /տեսանելի լույսի և  դրան մոտ սպեկտրում/: Այդ թվում, ուլտրամանուշակագույն (ալիքի երկարությունը 10 ... 380 նմ), երկար ալիքի ինֆրակարմիր (ալիքի երկարությունը 15 ... 150 միկրոմետր) և գերինֆրա սպեկտրի (օրինակ, 2 ... 4 ՏՀց համապատասխանում ալիքի երկարությունը 75 ... 150 միկրոմետր) տիրույթները, որտեղ այսօր ակտիվորեն զարգանում  է քվանտային կասկադային լազերները։
 զբաղվում է օպտիկական ազդանշանների վերահսկմամբ, փոխակերպմամբ և ունի լայն կիրառություն՝ թելքաօպտիկական մալուխների միջոցով տեղեկատվության փոխանցումից մինչև նոր սենսորների ստեղծում, որոնք ունակ են լուսային ազդանշանները մոդուլյացնելու, նույնիսկ շրջակա միջավայրի ամենափոքր փոփոխությունների դեպքում։

Ֆոտոնիկան ընդգրկում է օպտիկական, էլեկտրոօպտիկական և օպտիկաէլեկտրոնային սարքերի լայն տեսականին և դրանց բազմազան կիրառությունները։ Ֆոտոնիկայի հետազոտության հիմնական ոլորտները ներառում են թելքային և ինտեգրալ օպտիկան, այդ թվում՝ ոչ գծային օպտիկան, կիսահաղորդչային միացությունների ֆիզիկան և տեխնոլոգիան, կիսահաղորդչային լազերները, օպտիակաէլեկտրոնային սարքերը, գերարագ էլեկտրոնային սարքերը։

Որոշ տվյալներով՝ «ֆոտոնիկա» ընդհանրացված տերմինը աստիճանաբար դուրս է մղում «օպտիկա» եզրույթը ։

Ֆոտոնիկայի պատմություն 
Ֆոտոնիկան՝ որպես գիտություն, ի հայտ է եկել 1960 թվականին, 1970-ականներին լազերային դիոդի հայտնաբերմամբ, որին հաջորդեց թելքաօպտիկական կապի համակարգերի զարգացումը, ինչպես նաև տեղեկատվության փոխանցման միջոցներում լուսային մեթոդների օգտագործմամբ։ Այս գյուտերը հիմք են հանդիսացել 20-րդ դարի վերջին հեռահաղորդակցությունների ոլորտում հեղափոխության մեջ և օգնել են ինտերնետի զարգացման մեջ։

Պատմականորեն գիտական համայնքի կողմից  «ֆոտոնիկա» տերմինի օգտագործման սկիզբը կապված է 1967 թվականին ակադեմիկոս Ա. ն. Տերենինի «Ներկերի մոլեկուլների ֆոտոնիկա» գրքի լույս տեսնելու հետ։ Երեք տարի առաջ նրա նախաձեռնությամբ ԼՊՀ ֆիզիկայի ֆակուլտետում ստեղծվեց բիոմոլեկուլային և Ֆոտոֆիզիկայի ամբիոն, որը 1970 թվականից կոչվում է ֆոտոնիկայի ամբիոն։

Ա. ն. Թերենինը ֆոտոնիկան սահմանել է որպես «փոխկապակցված ֆոտոֆիզիկական և ֆոտոքիմիական գործընթացների ամբողջություն»։ Համաշխարհային գիտության մեջ տարածվել է ֆոտոնիկայի ավելի նոր և ավելի լայն սահմանում, որպես գիտության բաժին, որը ուսումնասիրում է այն համակարգերը, որոնցում տեղեկատվության կրողները ֆոտոններն են։ Այս իմաստով «ֆոտոնիկա» տերմինը առաջին անգամ հնչել է 1970 թվականին Դենվերում (ԱՄՆ) արագընթաց լուսանկարչության 9-րդ միջազգային կոնգրեսում։

«Ֆոտոնիկա» տերմինը սկսել է լայնորեն կիրառվել 1980-ական թվականներին հեռահաղորդակցության ցանցային պրովայդերների կողմից էլեկտրոնային տվյալների թելքաօպտիկական հաղորդման լայն օգտագործման մեկնարկի կապակցությամբ (թեև նեղ գործածության մեջ օպտիկական թելքերն օգտագործվել են նաև նախկինում)։ Տերմինի օգտագործումը հաստատվել է, երբ IEEE համայնքը 1980-ականների վերջին «Photonics Technology Letters» վերնագրով զեկույց է հաստատվել։

Այս ընթացքում՝մինչև 2001 թվականները, ֆոտոնիկան հիմնականում կենտրոնացած էր հեռահաղորդակցության վրա։ 2001 թվականից նրան վերեգրվել են նաև․

 Լազերային արտադրությունը,
 կենսաբանական և քիմիական հետազոտությունները,
 կլիմայի փոփոխությունը և էկոլոգիական մոնիտորինգը,
 բժշկական ախտորոշումը և թերապիան,
 ցուցադրման և պռոեկցիայի տեխնոլոնգիաները,
 օպտիկական հաշվարկները։

Հեռանկարային զարգացումներ

2015 թվականին ՄՊՀ- ում ստեղծվել է գերարագ ֆոտոնային անջատիչ, որն աշխատում է Սիլիկոնային նանոկառուցվածքներում, որը հեռանկարում թույլ կտա ստեղծել փոխանցման և տեղեկատվության մշակման սարքերորոնք կաշխատեն վայրկյանում տասնյակ և հարյուրավոր տերաբիտ/վայրկյան արագություններով։

Ֆոտոնիկայի կապը գիտությունների այլ ոլորտների հետ 
Դասական օպտիկա

Ֆոտոնիկան սերտորեն կապված է օպտիկայի հետ։ Այնուամենայնիվ, օպտիկան նախորդեց լույսի քվանտավորման հայտնաբերմանը (երբ ֆոտոէֆֆեկտը  բացատրվեց Ալբերտ Էյնշտեյնի կողմից 1905 թվականին)։ Օպտիկայի գործիքները բեկող տեսապակի են, որն արտացոլում է հայելին և տարբեր օպտիկական հանգույցներ, որոնք հայտնի էին 1900 թվականից շատ առաջ։ Միևնույն ժամանակ, դասական օպտիկայի հիմնական սկզբունքները, ինչպիսիք են Հյուգենսի կանոնը, Մաքվելիի հավասարումը և լուսային ալիքի հավասարումը, կախված չեն լույսի քվանտային հատկություններից և օգտագործվում են ինչպես օպտիկայում, այնպես էլ ֆոտոնիկայում։

Ժամանակակից օպտիկա

«Ֆոտոնիկա» տերմինը այս ոլորտում մոտավորապես հոմանիշ է «քվանտային օպտիկա», «քվանտային Էլեկտրոնիկա», «Էլեկտրոոպտիկա» և «Օպտոէլեկտրոնիկա» տերմիններին։ «Քվանտային օպտիկա» տերմինը տարբեր գիտական համայնքներում հաճախ նշանակում է հիմնարար հետազոտություն, մինչդեռ «ֆոտոնիկա» տերմինըօգտգործվում է կիրառական հետազոտություն իմաստով։

Տես նաև 

Քվանտային օպտիկա
Ֆոտոնային բյուրեղներ
Հոլոգրաֆիա
Էլեկտրոնիկա

Ծանոթագրություն

Արտաքին հղումներ 
 Сайт факультета Фотоники и оптоинформатики Национального исследовательского университета ИТМО
Сайт факультета Лазерной фотоники и оптоэлектроники  Национального исследовательского университета ИТМО
 Сайт кафедры Фотоники физического факультета Санкт-Петербургского государственного университета
 Сайт кафедры Фотоники и Электротехники Харьковского Национального Университета Радиоэлектроники
 Образовательные материалы Лаборатории Лазерных Систем Новосибирского Государственного Университета
 Словарь терминов по фотонике. Сибирская Государственная Геодезическая Академия
 Журнал «Фотоника» Научно-технический журнал
 Проблемы рассеяния лазерного излучения в фотонике  и биофотонике. Квантовая Электроника, Специальный выпуск, Том 36, № 11-12, (2006)
 Выставка Фотоника. Мир лазеров и оптики. Москва. Экспоцентр на Красной Пресне.
 Сайт научно-образовательного центра Фотоника и ИК-техника МГТУ им. Н. Э. Баумана

Օպտիկա
Օպտիկական սարքեր