James McKenzie rácsodálkozik a fotonika csodáira, amely sokkal fontosabb a mindennapi életben, mint elsőre tűnik
Melyik iparág foglalkoztat kétszer annyi embert az Egyesült Királyságban, mint a gyógyszeripar, és többet, mint az űr- vagy „fintech” szektor? A válasz a fotonika szerint a Fotonika vezetői csoport (PLG) – több mint 120 tagot képviselő szakmai szövetség a területen. Az elmúlt néhány évben nyomon követte és összegyűjtötte az optikai technológiák vagy a fotonika számtalan alkalmazását. Ez nem könnyű feladat, tekintve, hogy a legtöbb kis- és középvállalkozások százai közül kerül ki.
A PLG szerint UK Photonics 2035 A jelentés szerint mintegy 76 000 embert foglalkoztatnak a fotonikai iparban, 1200 cégnél az Egyesült Királyság összes régiójában, és évente 14.5 milliárd GBP forgalmat generálnak. A jelentés szerint az alkalmazottanként 85 000 GBP bruttó hozzáadott értékkel a fotonika az Egyesült Királyság ötödik legtermelékenyebb feldolgozóipari ágazata. Állítása szerint a brit egyetemek világszerte vezető szerepet töltenek be ezen a területen, mivel a fotonikával foglalkozó globális publikációk mintegy 20%-a az Egyesült Királyságból származik.
Sőt, a PLG úgy véli, hogy a fotonika 50 milliárd font értékű iparággá válhat az Egyesült Királyság számára, és további 100 000 közvetlen munkahelyet teremthet 2035-ig. „Sokkal több vár ránk, ha az Egyesült Királyság kormánya a legfontosabb vertikális piacokon befektet a fotonika kulcsfontosságú átalakító technológiáiba. mint az energia, az egészségügy és a tiszta közlekedés a magánszektorbeli befektetők mellett” – mondja John Lincoln, a PLG vezérigazgatója. A csoport becslései szerint ugyanis az Egyesült Királyság gazdaságának mintegy 60%-a közvetlenül a fotonikától függ majd a jövőben.
A PLG nagyszerű munkát végzett a fotonika tudatosságának felkeltésében és tagjainak képviseletében – akik közül sokan önmagukban nem elég nagyok ahhoz, hogy úgy befolyásolják a kormányokat és a befektetőket, ahogy azt a nagy gyógyszer- és védelmi cégek képesek. A fotonika azonban rendkívül fontos, mivel a fényt a betegségek diagnosztizálásától és a lézeres műtétektől a távközlésig és a fejlett gyártásig mindenre felhasználja. A fotonika kritikus fontosságú ahhoz, hogy a termékek és szolgáltatások értéket nyújtsanak a fogyasztók és az ipar számára.
Szerint Az EU Photonics21 hálózata, a fotonika globális piaca 650-ban 2020 milliárd eurót ért el, de ezek azok a dolgok, amelyeket a fotonika termékekké kombinálva lehetővé tesz, az elképesztő. Gondoljunk csak az okostelefonokban található CCD-kre és objektívekre, vagy arra, ahogy az optikai érzékelők, a kameratechnológia és a LIDAR lehetővé teszik az autonóm járműveket. A SPIE 2020-as jelentése szerint a fotonika által lehetővé tett piacok valóban elképesztően 2 billió dollárt tesznek ki világszerte.
A fény ereje
Tehát milyen értéket kínál a fotonika, és milyen dolgokat csinálnak a fotonikai cégek? A legkézenfekvőbb alkalmazási terület az optikai szálas kommunikáció, amely az elmúlt 50 évben összezsugorította a világot, anélkül, hogy a fejlődés lassulásának jele lenne. A Petabit adatátviteli sebességet néhány éve érték el, míg 2017-re a Corning több mint egymilliárd kilométer üvegszálat szállított. 2035-re a műholdon belüli lézerek rutinszerűen lehetővé teszik az alacsony Föld körüli pályán lévő műholdak számára, hogy nagy sebességű internetet szállítsanak az egész világon, még a legtávolabbi helyekre is.
A gyártásban a fotonika lehetővé teszi anyagok, különösen fémek digitális vágását, összekapcsolását, jelölését, textúráját és 3D nyomtatását. A gépi látásnak köszönhetően eközben a fotonika hozzájárul az olyan automatizált és robotizált rendszerekhez, mint a lézeres vágás és hegesztés. Valójában az anyagok ipari feldolgozása a lézerek nagyjából 11 milliárd GBP értékű globális piacának körülbelül egyharmadát teszi ki.
Aztán ott van a „vertikális gazdálkodás”, amelyben a növényeket egymásra rakott rétegekben, ellenőrzött körülmények között termesztik. A spektrálisan optimalizált fénykibocsátó diódák egyaránt optimalizálhatják a növények növekedését és csökkenti a párolgást a növényekből, ami azt jelenti, hogy sokkal kevesebb vizet igényelnek, mintha szabadban nevelnék. A verical gazdálkodás a peszticideket is kiküszöböli.
A fotonika rendkívül fontos, hiszen a betegség diagnosztizálásától és a lézeres sebészettől a telekommunikációig és a fejlett gyártásig mindenre felhasználja a fényt.
Az alaptudomány természetesen a fotonikától függ, legyen szó részecskegyorsítóról, teleszkópról vagy gravitációs hullámdetektorról. Valójában a fizikai Nobel-díjak több mint felét kiosztották az elmúlt 25 években vagy a fotonika felfedezéseihez kapcsolódnak, vagy a fotonikát eszközként használták.
És ne felejtsük el a kvantumszámítás, a kommunikáció és a kriptográfia egész világát, amely vagy közvetlenül a fotonikán alapul, vagy működéséhez fotonika szükséges. Ez egy olyan iparág, amely kezd igazán fellendülni. A londoni székhelyű cég Orca, Amely vállalkozásindítási díjat nyert A Fizikai Intézettől 2020-ban eladta első kvantumszámítógépét az Egyesült Királyság Védelmi Minisztériumának.
Valós előnyök
A fotonika a rendkívül hatékony fotovoltaikus napelemeknek köszönhetően a világ nettó nullára való elérésében is segít, míg a fejlett LIDAR – számítógépes szimulációval kombinálva – növelheti a szélerőművek teljesítményét. A PLG becslései szerint a fotonika 1.5–2%-kal növeli az új és a meglévő szélturbinák hatékonyságát. Kis többletköltséggel ez további 15 GW termelési kapacitást biztosít világszerte 2035-ig – több mint 100 milliárd GBP megtakarítást jelent (ez nagyjából öt Hinkley Point C atomerőműnek felel meg).
A fény az orvostudományban is létfontosságú. Létezik lézeres korrekciós szemműtét, miközben manapság még a nagy utcákban dolgozó optikusok is a fotonikai eszközök széles skáláját használják. A közelmúltban a Specsavers helyi kirendeltségén végzett szemvizsgálat során beszélgettem az optikusommal, aki úgy tűnt, nem sokat tudott az általa használt optikai koherencia tomográfia (OCT) rendszer mögötti fizikáról, de a képek lenyűgözték. láthatta. A szem hátsó részének különböző mélységekben történő leképezése révén az optikusok az OCT segítségével biztonságosan észlelhetik számos egészségügyi és látási problémát, gyakran még azelőtt, hogy azok súlyossá válnának.
Az optikai szál, az optikai erősítők és az atomórával nyomon követhető időbélyegek mind az Egyesült Királyság találmányai. A biztonságos kvantumkommunikáció úttörő szerepet tölt be az Egyesült Királyságban. Valójában azt mondanám, hogy Nagy-Britannia egyedülálló helyzetben van ahhoz, hogy a következő biztonságos, megbízható távközlési forradalom magja legyen az 5G és 6G hálózatokban – és azon túl is. A PLG szerint 2035-re az Egyesült Királyság ismét a kritikus kommunikációs infrastruktúra globális szolgáltatója lesz.
Csak annyit tudok mondani, hogy ha eddig nem ismerte a fotonikát, remélem most már ismeri.
