James McKenzie mengagumi keajaiban fotonik, yang jauh lebih penting untuk kehidupan sehari-hari daripada yang pertama kali terlihat
Industri mana yang mempekerjakan dua kali lebih banyak orang di Inggris daripada industri farmasi dan lebih banyak daripada sektor luar angkasa atau "fintech"? Jawabannya adalah fotonik, menurut Grup Kepemimpinan Photonics (PLG) – sebuah asosiasi perdagangan yang mewakili lebih dari 120 anggota di lapangan. Selama beberapa tahun terakhir, telah melacak dan menyusun semua aplikasi teknologi optik atau fotonik. Itu bukan tugas yang mudah mengingat sebagian besar muncul dari ratusan usaha kecil dan menengah.
Menurut PLG Fotonik Inggris 2035 melaporkan, sekitar 76 orang dipekerjakan di industri fotonik di 000 perusahaan di seluruh wilayah Inggris, menghasilkan omzet £1200 miliar setiap tahun. Dengan nilai tambah bruto pada ekonomi sebesar £14.5 per karyawan, Photonics adalah sektor manufaktur Inggris paling produktif kelima, kata laporan itu. Universitas Inggris, klaimnya, adalah pemimpin global di bidang ini, dengan sekitar 85% publikasi global dalam fotonik berasal dari Inggris.
Terlebih lagi, PLG menganggap fotonik dapat menjadi industri senilai £50 miliar untuk Inggris dan menghasilkan 100 pekerjaan langsung tambahan pada tahun 000. “Masih banyak lagi yang akan datang jika pemerintah Inggris berinvestasi dalam teknologi transformatif utama dalam fotonik di pasar vertikal utama seperti energi, perawatan kesehatan, dan transportasi bersih bersama investor sektor swasta,” kata kepala eksekutif PLG John Lincoln. Memang, kelompok tersebut memperkirakan bahwa sekitar 2035% ekonomi Inggris akan secara langsung bergantung pada fotonik di masa depan.
PLG telah melakukan pekerjaan besar dalam meningkatkan kesadaran akan fotonik dan mewakili anggotanya – banyak dari mereka tidak cukup besar untuk mempengaruhi pemerintah dan investor dengan cara yang dapat dilakukan oleh perusahaan farmasi dan pertahanan besar. Tapi fotonik sangat penting, memanfaatkan cahaya untuk segala hal mulai dari diagnosis penyakit dan operasi laser hingga telekomunikasi dan manufaktur tingkat lanjut. Photonics sangat penting untuk membuat produk dan layanan memberikan nilai kepada konsumen dan industri.
Menurut Jaringan Photonics21 UE, pasar global untuk fotonik bernilai €650 miliar pada tahun 2020, tetapi hal-hal yang memungkinkan fotonik saat digabungkan menjadi produk itulah yang menakjubkan. Pikirkan tentang CCD dan lensa di ponsel cerdas atau cara sensor optik, teknologi kamera, dan LIDAR memungkinkan kendaraan otonom. Sebuah laporan dari SPIE pada tahun 2020 memperkirakan jenis pasar yang dimungkinkan oleh fotonik adalah $2 triliun yang benar-benar mengejutkan secara global.
Kekuatan cahaya
Jadi, nilai apa yang diberikan oleh fotonik dan hal-hal apa yang dilakukan oleh perusahaan fotonik? Aplikasi yang paling jelas adalah komunikasi serat optik, yang telah mengecilkan dunia selama 50 tahun terakhir, tanpa ada tanda-tanda kemajuan yang melambat. Kecepatan data Petabit dicapai beberapa tahun lalu, sedangkan pada 2017 Corning telah mengirimkan lebih dari satu miliar kilometer serat. Pada tahun 2035 laser intra-satelit akan secara rutin memungkinkan konstelasi satelit orbit rendah Bumi untuk mengirimkan internet berkecepatan tinggi ke seluruh dunia bahkan ke lokasi-lokasi terpencil.
Di bidang manufaktur, fotonik memungkinkan pemotongan digital, penyambungan, penandaan, tekstur, dan pencetakan 3D bahan, terutama logam. Berkat visi mesin, sementara itu, fotonik berkontribusi pada sistem otomatis dan robotik seperti pemotongan dan pengelasan laser. Memang, pemrosesan bahan industri menyumbang sekitar sepertiga dari sekitar £ 11 miliar pasar global untuk laser.
Lalu ada “pertanian vertikal”, di mana tanaman ditanam dalam lapisan bertumpuk di bawah kondisi yang terkendali. Dioda pemancar cahaya yang dioptimalkan secara spektral dapat mengoptimalkan pertumbuhan tanaman dan mengurangi penguapan dari tanaman, artinya mereka membutuhkan lebih sedikit air daripada jika ditanam di luar ruangan. Pertanian vertikal juga menghilangkan pestisida.
Photonics sangat penting, memanfaatkan cahaya untuk segala hal mulai dari diagnosis penyakit dan operasi laser hingga telekomunikasi dan manufaktur tingkat lanjut
Ilmu dasar, tentu saja, bergantung pada fotonik, apakah itu akselerator partikel, teleskop, atau detektor gelombang gravitasi. Memang, lebih dari setengah dari semua hadiah Nobel dalam fisika diberikan dalam 25 tahun terakhir telah terkait dengan penemuan dalam fotonik atau menggunakan fotonik sebagai alat.
Dan jangan lupakan seluruh dunia komputasi kuantum, komunikasi, dan kriptografi, yang secara langsung didasarkan pada fotonik atau membutuhkan fotonik agar berfungsi. Ini adalah industri yang benar-benar mulai lepas landas. Perusahaan yang berbasis di London Orca, yang memenangkan penghargaan start-up bisnis dari Institut Fisika pada tahun 2020, baru saja menjual komputer kuantum pertamanya ke Kementerian Pertahanan Inggris.
Manfaat dunia nyata
Photonics juga membantu dunia mencapai net-zero berkat sel surya fotovoltaik yang sangat efisien, sementara LIDAR canggih – dikombinasikan dengan simulasi komputer – dapat meningkatkan keluaran ladang angin. Perkiraan oleh PLG menunjukkan bahwa fotonik akan meningkatkan efisiensi turbin angin baru dan yang sudah ada sebesar 1.5–2%. Dengan sedikit biaya tambahan, ini akan memberikan kapasitas pembangkit 15 GW tambahan secara global pada tahun 2035 – menghemat lebih dari £100 miliar (kira-kira setara dengan lima pembangkit listrik tenaga nuklir Hinkley Point C).
Cahaya juga penting dalam pengobatan. Ada operasi mata korektif laser, sementara bahkan ahli kacamata kelas atas saat ini menggunakan beragam alat fotonik. Selama tes mata baru-baru ini di Specsavers cabang lokal saya, saya mengobrol dengan ahli kacamata saya, yang tampaknya tidak tahu banyak tentang fisika di balik sistem Optical Coherence Tomography (OCT) yang dia gunakan, tetapi terpesona oleh gambarnya. dia bisa melihat. Dengan mencitrakan bagian belakang mata pada kedalaman yang berbeda, ahli kacamata dapat menggunakan OCT untuk menemukan berbagai masalah kesehatan dan penglihatan dengan aman, seringkali sebelum menjadi serius.
Serat optik, penguat optik, dan stempel waktu yang dapat dilacak jam atom semuanya adalah penemuan Inggris. Komunikasi kuantum yang aman sedang dirintis di Inggris. Nyatanya, menurut saya Inggris diposisikan secara unik untuk menjadi inti dari revolusi telekomunikasi aman tepercaya berikutnya dalam jaringan 5G dan 6G – dan seterusnya. Menurut PLG, pada tahun 2035 Inggris sekali lagi akan menjadi penyedia global infrastruktur komunikasi penting.
Yang bisa saya katakan adalah jika Anda belum tahu tentang fotonik, saya harap Anda tahu sekarang.
