Fotonika

İşıq prizmadan keçdikdə dispersiyaya uğrayır

Fotonika — optik siqnalların işlənməsinin fundamental və tətbiqi aspektləri, habelə onların əsasında müxtəlif təyinatlı cihazların yaradılması ilə məşğul olan elm sahəsi.

Ümumi məlumat

Fotonika elektronikanın analoqu olub, elektronlar əvəzinə elektromaqnit sahəsi kvantlarının — fotonların istifadəsinə əsaslanır. Yəni, o, əhəmiyyətli dərəcədə aşağı enerji itkiləri ilə xarakterizə olunan işıq siqnalının emalı texnologiyaları ilə məşğul olur, bu da onun daha çox miniatürləşdirmə imkanlarına malik olması deməkdir.

Beləliklə fotonika:

• görünən və yaxın spektrdə fotonların yaradılması, idarə edilməsi və aşkar edilməsini öyrənir. O cümlədən, ultrabənövşəyi (dalğa uzunluğu 10…380 nm), uzun dalğalı infraqırmızı (dalğa uzunluğu 15…150 mkm) və spektrin ifrat infraqırmızı hissəsi (məsələn, 2…4 THs 75…150 mkm-lik dalğa uzunluğuna uyğundur), burada kvant kaskad lazerləri bu gün fəal şəkildə inkişaf edir.
• optik siqnalların idarə edilməsi və çevrilməsi ilə məşğul olur və geniş tətbiq sahəsinə malikdir: informasiyanın optik liflər vasitəsilə ötürülməsindən tutmuş ətraf mühitdəki ən kiçik dəyişikliklərə uyğun olaraq işıq siqnallarını modulyasiya edən yeni sensorların yaradılmasına qədər.

Fotonika geniş spektrli optik, elektro-optik və optoelektron cihazları və onların müxtəlif tətbiqlərini əhatə edir. Fotonik tədqiqatın xarakterik sahələrinə lifli optika və inteqral optika, o cümlədən qeyri-xətti optika, yarımkeçirici birləşmələrin fizikası və texnologiyası, yarımkeçirici lazerlər, optoelektron cihazlar, yüksəksürətli elektron cihazları daxildir.

Tarix

Fotonikanın ayrıca bir elm sahəsi kimi meydana gəlməsi 1960-cı ildə lazerin ixtirası ilə baş vermişdir. Sonrakı inkişaf 1970-ci ildə lazer diodunun ixtirası, informasiyanı ötürmək üçün lifli optikanın və erbium aşqarlı lifli gücləndiricinin yaradılması ilə baş verdi. Bu ixtiralar 20-ci əsrin sonlarında telekommunikasiya inqilabının əsasını qoydu və internet üçün infrastrukturu təmin etdi.

Daha əvvəl istifadə olunsa da, fotonika termini 1980-ci illərdə telekommunikasiya şəbəkəsi operatorları tərəfindən fiber-optik məlumat ötürülməsi qəbul edildiyi üçün ümumi istifadəyə verildi. O dövrdə bu termin Bell Laboratories-də geniş istifadə olunurdu. Onun istifadəsi IEEE Lazerlər və Elektro-Optika Cəmiyyəti tərəfindən 1980-ci illərin sonunda Photonics Technology Letters adlı arxiv jurnalı yaradıldıqda təsdiqləndi.

Bu dövrdə, təxminən 2001-ci ilə qədər, fotonika əsasən telekommunikasiyaya yönəldilmişdir. 2001-ci ildən etibarən aşağıdakılarla da məşğuldur:

• lazer istehsalı ,
• bioloji və kimyəvi tədqiqatlar,
• iqlim dəyişikliyi və ətraf mühitin monitorinqi ,
• tibbi diaqnostika və terapiya ,
• görüntüləmə və proyeksiya texnologiyası ,
• optik hesablama.

Digər elmlərlə əlaqəsi

Klassik optika

Fotonika optika ilə sıx bağlıdır. Bununla belə, optika işığın kvantlaşdırılmasının kəşfindən əvvəl də (fotoelektrik effekti 1905-ci ildə Albert Eynşteyn tərəfindən izah edildiyi zaman) var idi. Optik cihaz və elementlər — linza, əksetdirici güzgü və b. 1900-cü ildən çox əvvəl mövcud idi. Eyni zamanda klassik optikanın əsas prinsipləri, məsələn, Hüygens prinsipi, Maksvell tənlikləri bir-birindən asılı deyildir. İşığın kvant xassələri haqqında və optikada və fotonikada olduğu kimi istifadə olunur.

Müasir optika

Bu sahədə "Fotonika" termini təxminən "Kvant optikası", "Kvant elektronikası", "Elektro-optika" və "Optoelektronika" terminləri ilə sinonimdir . Bununla belə, hər bir termin müxtəlif elmi cəmiyyətlər tərəfindən fərqli mənalarla istifadə olunur: məsələn, "Kvant optikası" termini çox vaxt fundamental tədqiqatları, "Fotonika" termini isə tətbiqi tədqiqatları ifadə edir.

Həmçinin bax

Optika mühəndisliyi

Optoelektronika

Kvant optikası

Holoqrafiya

Ədəbiyyat

• Вилесов Ф. И., Ермолаев В. Л., Красновский А. А. Молекулярная фотоника. — Л., Наука, 1970. — 438 с.