Fotonika

Fotonika – mokslo sritis, susijusi su šviesos (fotonų) generavimu, detekcija ir manipuliavimu pasinaudojant elektromagnetiniu spinduliavimu, transmisija, moduliacija, signalų apdorojimu, perjungimu, optiniu stiprinimu ir fotodetekcija. Nors ši sritis apima visą šviesos spektrą, dauguma fotonikos taikymų yra susiję su regimąją ir artimąją infraraudonąja spinduliuote. Fotonikos pavadinimas kilo iš pirmųjų praktiškai naudojamų puslaidininkinių šviesos šaltinių, pradėtų naudoti šeštajame dvidešimtojo amžiaus dešimtmetyje, ir optinių šviesolaidžių, kurių era prasidėjo dešimtmečiu vėliau.

Istorija 
Žodis 'fotonika' yra kiles iš graikiško žodžio „phos“, reiškiančio šviesą (kuris turi kilmininko linksnį „photos“, todėl sudurtiniuose žodžiuose naudojama šaknis „photo-“, arba „foto-“). Kaip mokslinis pavadinimas, šis žodis pasirodė šeštame dešimtmetyje ir apibūdino tyrimų sritį, kurios tikslas buvo panaudoti šviesą tokioms technologijoms, kurios iki tol įprastai buvo valdomos elektronikos – telekomunikacijų, informacijos apdorojimo ir pan.

Fotonikos sritis pradėjo vystytis, kai 1960 m. buvo išrastas lazeris. Neilgai trukus pasirodė ir kiti išradimai: lazerinis diodas, optinis šviesolaidis, naudojamas informacijos perdavimui, bei optinis stiprintuvas. Šie išradimai padėjo pagrindą telekomunikacijos revoliucijai XX amžiaus pabaigoje ir leido sukurti infrastruktūrą internetui.

Nors ir sugalvotas anksčiau, terminas „fotonika“ buvo pradėtas naudoti aštuntajame dešimtmetyje, kai telekomunikacijos tinklų operatoriai pradėjo naudoti šviesolaidinę optiką. Tuo metu šis žodis plačiai naudotas bendrovės „Bell Laboratories“. Jo vartojimas buvo patvirtintas vėliau, kai Lazerių ir Elektrooptikos bendruomenė (IEEE Lasers and Electro-Optics Society) paskelbė archyvinį žurnalą, pavadinimu Photonics Technology Letters aštuntojo dešimtmečio pabaigoje.

Prieš interneto bendrovių burbulo sprogimą maždaug 2001 m., fotonikos sritis buvo daugiausia fokusuota į optinį telekomunikavimą. Tačiau iš tikrųjų fotonika apima platų mokslinių ir technologinių pritaikymų spektrą – lazerių gamybą, biologinę ir cheminę detekciją, medicininę diagnostiką ir terapiją, displėjaus technologijas ir optinį skaičiavimą. Tikimybė, kad ši sritis toliau augs ir plėsis, yra pakankamai didelė, ypač jei šiuolaikinės silicio pagrindu paremtos fotonikos tecnologijos bus sėkmingos.

Palyginimas su kitomis mokslo sritimis

Klasikinė optika 
Fotonika yra glaudžiai susijusi su optika. Klasikinės optikos sritis išsivystė daug anksčiau, nei atsirado kvantinė šviesos teorija. Optiniai elementai gali būti laužiantieji (lęšių optika), atspindintieji (veidrodžiai), ir kiti įvairūs optiniai instrumentai, išrasti laikotarpiu nuo XV iki XIX amžiaus. Pagrindiniai klasikinės optikos principai, tokie kaip Hiugenso principas (XVII a.), Maksvelo lygtys ir bangos lygtys (XIX a.), nepriklauso nuo kvantinių šviesos savybių.

Modernioji optika 
Fotonika susijusi su kvantine optika, optomechanika, elektro-optika, optoelektronika ir kvantine elektronika. Kiekviena iš šių sričių turi šiek tiek skirtingą reikšmę mokslinėse ir kitose bendruomenėse. Kvantinė optika dažniau užsiima fundamentiniais tyrimais, o fotonika – šių principų pritaikymų technologijose.

Specifiškai, terminas „fotonika“ susijęs su:
 dalelinėmis šviesos savybėmis,
 signalo apdorojimo technologijomis, naudojančiomis fotonus,
 praktiniu optikos pritaikymu,
 analogija su elektronika.

Optoelektronika yra sritis, vystanti prietaisus, kurie turi ir optines, ir elektrines funkcijas (pavyzdžiui, plonos plėvelės puslaidininkiniai prietaisai). Terminas elektro-optika buvo pradėtas vartoti anksčiau, ir apima netiesines elektrines-optines sąveikas, pavyzdžiui, erdvinius kristalinius moduliatorius, tokius kaip Pokelso celė, ir taip pat įtraukia vaizdinimo jutiklius.

Šaltiniai 

Optika