Fotoniikka

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun

Fotoniikka on fotonitiede - valotiede. Aaltohiukkasdualismin mukaan sähkömagneettisella säteilyllä on sekä aaltoliikkeen että hiukkasten ominaisuuksia. Sähkömagneettinen säteily etenee valokvanteina eli fotoneina. Elektronit kuljettavat sähköä, ja tieteenalaa kutsutaan elektroniikaksi. Vastaavasti tieteenalaa, joka tutkii fotonien tuottamista, säteilyä, siirtoa, modulointia, signaaliprosessointia, kytkemistä ja vahvistamista, kutsutaan fotoniikaksi. Fotoniikka kattaa sähkömagneettisesta spektristä ultraviolettisäteilyn valon, eli silmälle näkyvän sähkömagneettisen spektrin osan, aina infrapunasäteilyyn.

Sanoja optiikka ja fotoniikka käytetään usein synonyymeinä, vaikkakin merkitys vaihtelee tapauskohtaisesti. Kreikan sana όptικά (optics) viittaa erityisesti näkemiseen ja siihen liittyviin instrumentteihin. Tarkkaanottaen optiikka on näin ollen näkötiedettä. Englannin sana photonics tulee puolestaan kreikan sanasta photon (fοtον), joka merkitsee valoa. Fotoniikka on näin ollen valotiedettä [1]. Toisen määritelmän mukaan [2] fotoniikka on yhteisnimitys optiikalle ja optoelektroniikkalle.

Fotoniikan uusimpia tutkimusaloja ovat mikrofotoniikka, piifotoniikka, nanofotoniikka ja biofotoniikka.

Suomessa voi suorittaa fotoniikan maisteritutkinnon [3] ja jatko-opintona tohtoritutkinnon [4] Itä-Suomen yliopistossa Joensuun kampuksella [5]. Tarjolla on myös kokonaan englanninkielinen kaksivuotinen maisterikoulutusohjelma suomalaisille ja ulkomaisille opiskelijoille. Fotoniikan yliopistotason opintoja voi suorittaa myös muissa Suomen yliopistoissa, kuten Oulun yliopistossa, jossa painopistealueena on elektroniikan vaativa soveltaminen fotoniikassa [6]ja kuvantava mittaustekniikka [7]; Tampereen Teknillisessä Yliopistossa, jossa painopistealueena on puolijohdekalvoihin liittyvä fotoniikka, kuten laserteknologia ja epälineaarinen optiikka [8] sekä Aalto-yliopiston Perustieteiden korkeakoulussa [9] ja Sähkötekniikan korkeakoulussa [10], joissa painopistealueina ovat mikro- ja nanofotoniikka. Fotoniikan tutkimusta harjoitetaan yliopistojen ohella myös VTT:llä [11].

Fotoniikan teollisuus on melko tuntematon käsite. Fotoniikka on kuitenkin yksi merkittävimmistä teknologioista, joka tekee muut sovellukset mahdollisiksi (”enabling technology”) [12]. Esimerkkeinä mainittakoon valokuitu,CD-soitin,viivakoodinlukija, laserleikkaus lääketieteessä ja teollisuudessa, hologrammi, optinen litographia mikropiirien valmistukseen, kamera, LED, näytöt (esim. OLED-näyttö), plasmapaneelinäyttö, nestekidenäyttö, DLP, sähköinen paperi, lääketieteellinen tähystys endoskoopeilla ja nielaistavilla kapseleilla sekä aurinkokenno. Esimerkiksi Time Magazine listasi 50 parasta keksintöä vuonna 2011, joista 12:ssa fotoniikka näytteli merkittävää roolia [13]. Fotoniikan merkitys on lisäksi kasvussa: se tulee osittain korvaamaan elektroniikkaa useissa teknologioissa, ja valon ja sähkön hyviä puolia tullaan yhdistämään [14]. Tätä vuosisataa kutsutaankin fotonin vuosisadaksi, kun edellinen vuosisata, 1900-luku, oli elektronin vuosisata [15].

Suomeen on syntynyt fotoniikan pk-teollisuutta ja palvelujentarjoajia, mutta alan suurteollisuutta Suomessa ei ole yhdistämään [16]. Mikro- ja nanofotoniikkaan erikoistuneista yrityksistä mainittakoon Aalto-yliopistosta (Teknillisestä korkeakoulusta) lähtöisin oleva Heptagon [17] , joka on sittemmin siirtänyt emoyhtiönsä Singaporeen, sekä Itä-Suomen yliopistosta (Joensuun yliopistosta) lähtöisin oleva Nanocomp [18]. Itä-Suomen yliopistoon Joensuun kampukselle on syksyllä 2012 perustettu Suomen ensimmäinen fotoniikan kaupallistamiseen keskittyvä professuuri, jota hoitamaan kutsuttiin Heptagonin perustaja Jyrki Saarinen Piilaaksosta [19].

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. valotiedettä, Nikolay Zheludev, the University of Southampton, UK: http://optics.org/article/32348
  2. Suomen Akatemia: http://www.aka.fi/fotoniikka
  3. Fotoniikan maisteriohjelma, http://www.uef.fi/masterphotonics
  4. Tohtorikoulun sivusto, http://www.uef.fi/doctorate-photonics
  5. UEF fotoniikka, http://www.uef.fi/fysmat/fotoniikka
  6. http://www.ee.oulu.fi/research/oemlab/index.html
  7. http://www.mila.oulu.fi/fotoniikka.htm
  8. http://www.innovatetampere.fi/teknologia/nanoteknologia/fotoniikka/
  9. http://physics.aalto.fi/groups/optics/, vain englanniksi
  10. http://nano.aalto.fi/fi/
  11. http://www.vtt.fi/research/technology/micro_and_nanophotonics.jsp?lang=en , vain englanniksi
  12. ”Optics and Photonics: Essential Technologies for Our Nation”, the National Academies Press, Washington, D.C. (2012)
  13. Grossman, L., M. Thompson, J. Kluger, A. Park, B. Walsh, C. Suddath, E. Dodds, K. Webley, N. Rawlings, F. Sun, C. Brock-Abraham and N. Carbone. 2011. Top 50 Inventions. Time.
  14. ” FinnSight 2015 – Tieteen, teknologian ja yhteiskunnan näkymät”, Tekes ja Suomen Akatemia (2006).
  15. http://www.photonics21.org/download/FinalEditionPhotonics21VisionDocument_InternetVersion.pdf
  16. ” FinnSight 2015 – Tieteen, teknologian ja yhteiskunnan näkymät”, Tekes ja Suomen Akatemia (2006).
  17. http://www.hptg.com/
  18. http://www.nanocomp.fi/
  19. http://www.uef.fi/fi/fysmat/jyrki-saarinen