फोटोनिक्स की शक्ति: ऊर्ध्वाधर खेती से लेकर क्वांटम कंप्यूटिंग तक

कौन सा उद्योग यूके में फार्मास्यूटिकल्स के रूप में दोगुने और अंतरिक्ष या "फिनटेक" क्षेत्रों की तुलना में दोगुने लोगों को रोजगार देता है? के अनुसार, उत्तर फोटोनिक्स है फोटोनिक्स नेतृत्व समूह (पीएलजी) - क्षेत्र में 120 से अधिक सदस्यों का प्रतिनिधित्व करने वाला एक व्यापार संघ। पिछले कुछ वर्षों से, यह ऑप्टिकल प्रौद्योगिकियों या फोटोनिक्स के सभी असंख्य अनुप्रयोगों को ट्रैक और एकत्रित कर रहा है। यह कोई आसान काम नहीं है, क्योंकि अधिकांश सैकड़ों छोटे और मध्यम आकार के उद्यमों से निकलते हैं। 

पीएलजी के अनुसार यूके फोटोनिक्स 2035 रिपोर्ट के अनुसार, यूके के सभी क्षेत्रों में 76 फर्मों में फोटोनिक्स उद्योग में लगभग 000 लोग कार्यरत हैं, जिससे हर साल £1200 बिलियन का कारोबार होता है। रिपोर्ट में कहा गया है कि प्रति कर्मचारी £14.5 की अर्थव्यवस्था में सकल मूल्य वर्धन के साथ, फोटोनिक्स यूके का पांचवां सबसे अधिक उत्पादक विनिर्माण क्षेत्र है। यह दावा करता है कि ब्रिटिश विश्वविद्यालय इस क्षेत्र में वैश्विक नेता हैं, फोटोनिक्स में लगभग 85% वैश्विक प्रकाशन यूके में होते हैं।

इसके अलावा, पीएलजी का मानना ​​है कि फोटोनिक्स यूके के लिए £50 बिलियन का उद्योग बन सकता है और 100 तक अतिरिक्त 000 प्रत्यक्ष रोजगार पैदा कर सकता है। “अगर यूके सरकार प्रमुख ऊर्ध्वाधर बाजारों में फोटोनिक्स में प्रमुख परिवर्तनकारी प्रौद्योगिकियों में निवेश करती है तो और भी बहुत कुछ आने वाला है। निजी क्षेत्र के निवेशकों के साथ ऊर्जा, स्वास्थ्य देखभाल और स्वच्छ परिवहन की तरह, ”पीएलजी के मुख्य कार्यकारी जॉन लिंकन कहते हैं। दरअसल, समूह का अनुमान है कि भविष्य में यूके की लगभग 2035% अर्थव्यवस्था सीधे तौर पर फोटोनिक्स पर निर्भर करेगी।

पीएलजी फोटोनिक्स के बारे में जागरूकता बढ़ाने और अपने सदस्यों का प्रतिनिधित्व करने के लिए बहुत अच्छा काम कर रहा है - जिनमें से कई अपने आप में इतने बड़े नहीं हैं कि सरकारों और निवेशकों को उस तरह से प्रभावित कर सकें जिस तरह से बड़ी फार्मास्युटिकल और रक्षा कंपनियां कर सकती हैं। लेकिन फोटोनिक्स बेहद महत्वपूर्ण है, जो रोग निदान और लेजर सर्जरी से लेकर दूरसंचार और उन्नत विनिर्माण तक हर चीज के लिए प्रकाश का उपयोग करता है। उत्पादों और सेवाओं को उपभोक्ताओं और उद्योग के लिए मूल्य प्रदान करने के लिए फोटोनिक्स महत्वपूर्ण है।

के अनुसार ईयू का फोटोनिक्स21 नेटवर्क650 में फोटोनिक्स का वैश्विक बाजार €2020bn का था, लेकिन यह वह चीजें हैं जिन्हें फोटोनिक्स उत्पादों में संयोजित करने पर सक्षम बनाता है जो आश्चर्यजनक है। स्मार्टफ़ोन में सीसीडी और लेंस के बारे में सोचें या जिस तरह से ऑप्टिकल सेंसर, कैमरा तकनीक और एलआईडीएआर स्वायत्त वाहनों को सक्षम बनाते हैं। 2020 में एसपीआईई की एक रिपोर्ट का अनुमान है कि फोटोनिक्स जिस तरह के बाजारों को सक्षम बनाता है वह वैश्विक स्तर पर वास्तव में $ 2 ट्रिलियन का है।

प्रकाश की शक्ति

तो, फोटोनिक्स किस प्रकार का मूल्य प्रदान करता है और फोटोनिक्स कंपनियां किस प्रकार की चीजें करती हैं? सबसे स्पष्ट अनुप्रयोग ऑप्टिकल-फाइबर संचार है, जिसने पिछले 50 वर्षों में दुनिया को छोटा कर दिया है, प्रगति धीमी होने का कोई संकेत नहीं है। पेटाबिट डेटा दरें कुछ साल पहले हासिल की गईं, जबकि 2017 तक कॉर्निंग ने एक अरब किलोमीटर से अधिक फाइबर भेज दिया था। 2035 तक इंट्रा-सैटेलाइट लेजर नियमित रूप से कम-पृथ्वी-कक्षा उपग्रह समूहों को दुनिया भर में यहां तक ​​कि सबसे दूरस्थ स्थानों तक उच्च गति इंटरनेट पहुंचाने की अनुमति देगा।

विनिर्माण क्षेत्र में, फोटोनिक्स सामग्री, विशेषकर धातुओं की डिजिटल कटिंग, जुड़ाव, अंकन, बनावट और 3डी प्रिंटिंग की अनुमति देता है। इस बीच, मशीन विज़न के लिए धन्यवाद, फोटोनिक्स लेजर कटिंग और वेल्डिंग जैसी स्वचालित और रोबोटिक प्रणालियों में योगदान देता है। दरअसल, सामग्रियों का औद्योगिक प्रसंस्करण लेजर के लगभग £11 बिलियन के वैश्विक बाजार का लगभग एक तिहाई हिस्सा है।

फिर "ऊर्ध्वाधर खेती" है, जिसमें नियंत्रित परिस्थितियों में फसलें खड़ी परतों में उगाई जाती हैं। वर्णक्रमीय रूप से अनुकूलित प्रकाश उत्सर्जक डायोड पौधों की वृद्धि को अनुकूलित कर सकते हैं और  पौधों से वाष्पीकरण कम करें, जिसका अर्थ है कि उन्हें बाहर उगाए जाने की तुलना में बहुत कम पानी की आवश्यकता होती है। वर्टिकल खेती से कीटनाशक भी खत्म हो जाते हैं।

रोग निदान और लेजर सर्जरी से लेकर दूरसंचार और उन्नत विनिर्माण तक हर चीज के लिए प्रकाश का उपयोग करना फोटोनिक्स बेहद महत्वपूर्ण है

बेशक, बुनियादी विज्ञान फोटोनिक्स पर निर्भर करता है, चाहे वह कण त्वरक, दूरबीन या गुरुत्वाकर्षण-तरंग डिटेक्टर हो। वास्तव में, भौतिकी में सभी नोबेल पुरस्कारों में से आधे से अधिक को सम्मानित किया गया पिछले 25 वर्षों में या तो फोटोनिक्स में खोजों से संबंधित रहे हैं या फोटोनिक्स को एक उपकरण के रूप में उपयोग किया गया है।

और क्वांटम कंप्यूटिंग, संचार और क्रिप्टोग्राफी की पूरी दुनिया को न भूलें, जो या तो सीधे फोटोनिक्स पर आधारित है या कार्य करने के लिए फोटोनिक्स की आवश्यकता होती है। यह एक ऐसा उद्योग है जो वास्तव में आगे बढ़ना शुरू कर रहा है। लंदन स्थित फर्म रेसिंग, जो बिजनेस स्टार्ट-अप पुरस्कार जीता 2020 में इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स से अपना पहला क्वांटम कंप्यूटर यूके के रक्षा मंत्रालय को बेच दिया है।

वास्तविक दुनिया के लाभ

फोटोनिक्स अत्यधिक कुशल फोटोवोल्टिक सौर कोशिकाओं की बदौलत दुनिया को नेट-शून्य तक पहुंचने में मदद कर रहा है, जबकि उन्नत LIDAR - कंप्यूटर सिमुलेशन के साथ मिलकर - पवन फार्मों के उत्पादन को बढ़ा सकता है। पीएलजी के अनुमान से पता चलता है कि फोटोनिक्स नए और मौजूदा पवन टर्बाइनों की दक्षता में 1.5-2% की वृद्धि करेगा। थोड़ी अतिरिक्त लागत के साथ, यह 15 तक वैश्विक स्तर पर अतिरिक्त 2035 गीगावॉट उत्पादन क्षमता प्रदान करेगा - £100 बिलियन से अधिक की बचत (लगभग पांच हिंकले पॉइंट सी परमाणु-ऊर्जा स्टेशनों के बराबर)।

चिकित्सा में भी प्रकाश अत्यंत महत्वपूर्ण है। वहाँ लेजर सुधारात्मक-नेत्र सर्जरी है, जबकि आजकल हाई-स्ट्रीट ऑप्टिशियंस भी फोटोनिक्स उपकरणों की एक विशाल श्रृंखला का उपयोग करते हैं। स्पेकसेवर्स की मेरी स्थानीय शाखा में हाल ही में आंखों के परीक्षण के दौरान, मैं अपने ऑप्टिशियन से बात कर रहा था, जिसे ऑप्टिकल कोहेरेंस टोमोग्राफी (ओसीटी) प्रणाली के पीछे की भौतिकी के बारे में ज्यादा जानकारी नहीं थी, लेकिन वह छवियों को देखकर चकित रह गया। वह देख सकता था। अलग-अलग गहराई पर आंख के पिछले हिस्से की इमेजिंग करके, ऑप्टिशियंस ओसीटी का उपयोग करके कई प्रकार की स्वास्थ्य और दृष्टि समस्याओं का सुरक्षित रूप से पता लगा सकते हैं, अक्सर उनके गंभीर होने से पहले।

ऑप्टिकल फाइबर, ऑप्टिकल एम्पलीफायर और परमाणु-घड़ी का पता लगाने योग्य समय टिकटें सभी यूके के आविष्कार हैं। यूके में सुरक्षित क्वांटम संचार का बीड़ा उठाया जा रहा है। वास्तव में, मैं कहूंगा कि ब्रिटेन 5जी और 6जी नेटवर्क और उससे आगे की अगली सुरक्षित विश्वसनीय दूरसंचार क्रांति के केंद्र में होने के लिए विशिष्ट रूप से तैनात है। पीएलजी के अनुसार, 2035 तक यूके एक बार फिर महत्वपूर्ण संचार बुनियादी ढांचे का वैश्विक प्रदाता होगा।

मैं बस इतना कह सकता हूं कि यदि आप फोटोनिक्स के बारे में पहले से नहीं जानते थे, तो मुझे आशा है कि अब आप जानते होंगे।