ג'יימס מקנזי מתפלא מנפלאות הפוטוניקה, שהיא הרבה יותר מכרעת לחיי היומיום ממה שזה נראה לראשונה
איזו תעשייה מעסיקה פי שניים יותר אנשים בבריטניה מאשר תרופות ויותר ממגזרי החלל או ה"פינטק"? התשובה היא פוטוניקה, על פי ה קבוצת מנהיגות פוטוניקה (PLG) – איגוד מקצועי המייצג למעלה מ-120 חברים בתחום. במשך השנים האחרונות, הוא עוקב ומאגד את כל שלל היישומים של טכנולוגיות אופטיות או פוטוניקה. זו משימה לא פשוטה בהתחשב בעובדה שרובם מגיעים ממאות ארגונים קטנים ובינוניים.
לפי ה-PLG UK Photonics 2035 דיווח, כ-76 אנשים מועסקים בתעשיית הפוטוניקה ב-000 חברות בכל אזורי בריטניה, ומניבים מחזור של 1200 מיליארד ליש"ט בכל שנה. עם ערך מוסף גולמי לכלכלה של 14.5 ליש"ט לעובד, פוטוניקה היא מגזר הייצור החמישי ביותר בבריטניה, כך נכתב בדו"ח. האוניברסיטאות הבריטיות, לטענתה, הן מובילות עולמיות בתחום, כאשר כ-85% מהפרסומים העולמיים בפוטוניקה מקורם בבריטניה.
יתרה מכך, ה-PLG מעריך שפוטוניקה עשויה להפוך לתעשייה של 50 מיליארד ליש"ט עבור בריטניה ולייצר 100 משרות ישירות נוספות עד 000. "יש עוד הרבה מה לבוא אם ממשלת בריטניה תשקיע בטכנולוגיות מפתח טרנספורמטיביות בפוטוניקה בשווקים אנכיים מרכזיים. כמו אנרגיה, בריאות ותחבורה נקייה לצד משקיעים מהמגזר הפרטי", אומר מנכ"ל PLG, ג'ון לינקולן. ואכן, הקבוצה מעריכה שכ-2035% מכלכלת בריטניה תהיה תלויה ישירות בפוטוניקה בעתיד.
ה-PLG עשה עבודה נהדרת בהעלאת המודעות לפוטוניקה ובייצוג חבריה - רבים מהם אינם גדולים מספיק בפני עצמם כדי להשפיע על ממשלות ומשקיעים באופן שבו יכולות חברות תרופות והגנה גדולות. אבל פוטוניקה חשובה מאוד, רותמת את האור לכל דבר, החל מאבחון מחלות וניתוחי לייזר ועד לתקשורת וייצור מתקדם. פוטוניקה היא קריטית כדי לגרום למוצרים ולשירותים לספק ערך לצרכנים ולתעשייה.
על פי רשת Photonics21 של האיחוד האירופי, השוק העולמי לפוטוניקה היה שווה 650 מיליארד אירו בשנת 2020, אבל הדברים שהפוטוניקה מאפשרת בשילובם למוצרים הם מדהימים. חשבו על ה-CCD והעדשות בסמארטפונים או על האופן שבו חיישנים אופטיים, טכנולוגיית מצלמה ו-LIDAR מאפשרים רכבים אוטונומיים. דו"ח של SPIE בשנת 2020 מעריך שסוג השווקים שהפוטוניקה מאפשרת הוא סכום מדהים של 2 טריליון דולר בעולם.
כוחו של האור
אז איזה סוג של ערך מספקת הפוטוניקה ואילו סוגי דברים עושות חברות פוטוניקה? היישום הברור ביותר הוא תקשורת סיבים אופטיים, אשר כיווץ את העולם במהלך 50 השנים האחרונות, ללא סימן להאטה בהתקדמות. קצבי נתונים של Petabit הושגו לפני כמה שנים, בעוד שעד 2017 קורנינג שלחה יותר ממיליארד קילומטרים של סיבים. עד שנת 2035 לייזרים תוך-לווייניים יאפשרו באופן שגרתי לקבוצות לוויינים במסלול נמוך של כדור הארץ לספק אינטרנט מהיר על פני הגלובוס אפילו למיקומים המרוחקים ביותר.
בייצור, הפוטוניקה מאפשרת חיתוך דיגיטלי, חיבור, סימון, טקסטורה והדפסה תלת מימדית של חומרים, בעיקר מתכות. הודות לראיית מכונה, בינתיים, הפוטוניקה תורמת למערכות אוטומטיות ורובוטיות כגון חיתוך לייזר וריתוך. ואכן, העיבוד התעשייתי של חומרים מהווה כשליש משוק הלייזרים העולמי של כ-3 מיליארד ליש"ט.
ואז יש "חקלאות אנכית", שבה גידולים גידולים בשכבות מוערמות בתנאים מבוקרים. דיודות פולטות אור עם אופטימיזציה ספקטרלית יכולות גם לייעל את צמיחת הצמח וגם להפחית את האידוי מהצמחים, כלומר הם דורשים הרבה פחות מים מאשר אם גדלים בחוץ. חקלאות אנכית מבטלת גם חומרי הדברה.
פוטוניקה חשובה מאוד, רותמת את האור לכל דבר, מאבחון מחלות וניתוחי לייזר ועד טלקומוניקציה וייצור מתקדם
המדע הבסיסי, כמובן, תלוי בפוטוניקה, בין אם זה מאיצי חלקיקים, טלסקופים או גלאי גלי כבידה. ואכן, יותר ממחצית מכל פרסי נובל בפיזיקה חולקו ב- 25 השנים האחרונות היו קשורים לגילויים בפוטוניקה או השתמשו בפוטוניקה ככלי.
ואל תשכחו את כל עולם המחשוב הקוונטי, התקשורת והקריפטוגרפיה, שמתבסס ישירות על פוטוניקה או דורש פוטוניקה לתפקד. זו תעשייה שממש מתחילה להמריא. החברה שבסיסה בלונדון אורקה, אשר זכה בפרס להקמת עסק מהמכון לפיזיקה ב-2020, מכר זה עתה את המחשב הקוונטי הראשון שלו למשרד ההגנה הבריטי.
יתרונות בעולם האמיתי
פוטוניקס גם עוזרת לעולם להגיע לאפס נטו הודות לתאים סולאריים פוטו-וולטאיים יעילים במיוחד, בעוד LIDAR מתקדם - בשילוב הדמיית מחשב - יכול להגביר את התפוקה של חוות רוח. הערכות של PLG מצביעות על כך שפוטוניקה תגדיל את היעילות של טורבינות רוח חדשות וקיימות ב-1.5-2%. עם מעט עלות נוספת, זה יספק כושר ייצור נוסף של 15 GW ברחבי העולם עד 2035 - חיסכון של יותר מ-100 מיליארד ליש"ט (שווה בערך לחמש תחנות כוח גרעיניות של Hinkley Point C).
אור חיוני גם ברפואה. יש ניתוח לייזר לתיקון עיניים, בעוד שאפילו אופטיקאי רחוב גבוהים בימינו משתמשים במגוון עצום של כלי פוטוניקה. במהלך בדיקת ראייה שנערכה לאחרונה בסניף המקומי שלי של Specsavers, יצא לי לשוחח עם האופטיקאי שלי, שנראה שלא ידע הרבה על הפיזיקה מאחורי מערכת הטומוגרפיה האופטית (OCT) שבה השתמש, אבל התמוגג מהתמונות הוא יכול לראות. על ידי הדמיה של החלק האחורי של העין בעומקים שונים, אופטיקאים יכולים להשתמש ב-OCT כדי לזהות בבטחה מגוון של בעיות בריאות וראייה, לעתים קרובות לפני שהן הפכו רציניות.
סיבים אופטיים, מגברים אופטיים וחותמות זמן הניתנות לאיתור של שעון אטומי הם כולם המצאות בבריטניה. תקשורת קוונטית מאובטחת היא חלוצה בבריטניה. למעשה, הייתי אומר שבריטניה ממוקמת באופן ייחודי להיות בליבה של מהפכת הטלקום המאובטחת הבאה ברשתות 5G ו-6G - ומעבר לכך. לפי ה-PLG, עד שנת 2035 בריטניה תהיה שוב ספקית גלובלית של תשתית תקשורת קריטית.
כל מה שאני יכול לומר הוא שאם לא ידעתם כבר על פוטוניקה, אני מקווה שעכשיו.
