Die Wissenschaft von photonics schließt die Generation, Emission, Übertragung, Modulation, Signalverarbeitung, Schaltung, Erweiterung, Entdeckung und Abfragung des Lichtes ein. Der Begriff photonics betont dadurch, dass Fotonen weder Partikeln noch Wellen sind — sind sie darin verschieden sie haben sowohl Partikel als auch Welle-Natur. Es bedeckt alle technischen Anwendungen des Lichtes über das ganze Spektrum vom ultravioletten über das sichtbare zur Nähe - Mitte - und weit-infrarot. Die meisten Anwendungen sind jedoch im Rahmen des sichtbaren und nahen Infrarotlichtes. Der Begriff photonics entwickelt als ein Auswuchs der ersten praktischen Halbleiter-Licht-Emitter erfunden am Anfang der 1960er Jahre und Glasfaserleiter hat sich in den 1970er Jahren entwickelt.

Geschichte von photonics

Das Wort 'photonics' wird aus dem griechischen Wort aus "Fotos" abgeleitet, die Licht bedeuten; es ist gegen Ende der 1960er Jahre geschienen, ein Forschungsfeld zu beschreiben, dessen Absicht war, Licht zu verwenden, um Funktionen durchzuführen, die traditionell innerhalb des typischen Gebiets der Elektronik, wie Fernmeldewesen, Informationsverarbeitung usw. gefallen sind.

Photonics als ein Feld hat mit der Erfindung des Lasers 1960 begonnen. Andere Entwicklungen sind gefolgt: Einschließlich der Laserdiode in den 1970er Jahren, Glasfaserleiter, um Information und den Erbium-lackierten Faser-Verstärker zu übersenden. Diese Erfindungen haben die Basis für die Fernmelderevolution des Endes des 20. Jahrhunderts gebildet und haben die Infrastruktur für das Internet zur Verfügung gestellt.

Obwohl ins Leben gerufen, früher ist der Begriff photonics in übliche Anwendung in den 1980er Jahren eingetreten, als mit der Fasersehdatenübertragung von Fernmeldenetzmaschinenbedienern angenommen wurde. Damals wurde der Begriff weit an Glockenlaboratorien gebraucht. Sein Gebrauch wurde bestätigt, als die IEEE Laser und Electro-Optik-Gesellschaft eine archivalische Zeitschrift genannt Photonics Technologiebriefe am Ende der 1980er Jahre eingesetzt haben.

Während der Periode, bis zum Punkt-Com führend, stürzen um 2001, photonics als ein Feld eingestellt größtenteils auf das Fernmeldewesen ab. Jedoch bedeckt photonics eine riesige Reihe von Wissenschafts- und Technologieanwendungen, einschließlich: Laserherstellung, biologische und chemische Abfragung, medizinische Diagnostik und Therapie, zeigt Technologie und optische Computerwissenschaft.

Verschiedene Nichttelekommunikation photonics Anwendungen stellt starkes Wachstum besonders seit dem Punkt-Com-Unfall teilweise aus, weil viele Gesellschaften nach neuen Anwendungsgebieten gesucht haben. Das weitere Wachstum von photonics ist wahrscheinlich, wenn aktuelles Silikon photonics Entwicklungen erfolgreich ist.

Beziehung zu anderen Feldern

Klassische Optik

Photonics ist nah mit der Optik verbunden. Jedoch ist Optik der Entdeckung vorangegangen, dass Licht gequantelt wird (als Albert Einstein die fotoelektrische Wirkung 1905 erklärt hat). Optik-Werkzeuge schließen die brechende Linse, den nachdenkenden Spiegel und die verschiedenen optischen vor 1900 bekannten Bestandteile ein. Schlüsseldoktrinen der klassischen Optik, wie Grundsatz von Huygens, die Gleichungen von Maxwell, und Wellengleichungen, hängen von Quant-Eigenschaften des Lichtes nicht ab.

Moderne Optik

Photonics ist mit der Quant-Optik, optomechanics, Electro-Optik, optoelectronics und Quant-Elektronik verbunden. Jedoch hat jedes Gebiet ein bisschen verschiedene Konnotationen durch wissenschaftliche und Regierungsgemeinschaften und im Marktplatz. Quant-Optik impliziert häufig Grundlagenforschung, wohingegen photonics verwendet wird, um Zweckforschung und Entwicklung zu implizieren.

Der Begriff photonics impliziert mehr spezifisch:

• Die Partikel-Eigenschaften des Lichtes,
• Das Potenzial, Signal zu schaffen, das Gerät-Technologien mit Fotonen, bearbeitet
• Die praktische Anwendung der Optik und

• Eine Analogie zur Elektronik.

Der Begriff optoelectronics impliziert Geräte oder Stromkreise, die sowohl elektrische als auch optische Funktionen, d. h., ein Dünnfilm-Halbleiter-Gerät umfassen. Der Begriff Electro-Optik ist in früheren Gebrauch eingetreten und umfasst spezifisch nichtlineare elektrisch-optische Wechselwirkungen angewandt z.B, wie Kristallmodulatoren wie die Zelle von Pockels aufstapeln, sondern auch schließt fortgeschrittene Bildaufbereitungssensoren ein, die normalerweise für die Kontrolle durch Zivil- oder Regierungsorganisationen verwendet sind.

Erscheinende Felder

Photonics bezieht sich auch auf die erscheinende Wissenschaft der Quant-Information in jenen Fällen, wo es photonic Methoden verwendet. Andere erscheinende Felder schließen Opto-Atomphysik ein, in die Geräte sowohl photonic als auch Atomgeräte für Anwendungen wie Präzision timekeeping, Navigation und Metrologie integrieren; polaritonics, der sich von photonics darin das grundsätzliche Informationstransportunternehmen unterscheidet, ist ein polariton, der eine Mischung von Fotonen und phonons ist, und im Rahmen Frequenzen von 300 Gigahertz bis etwa 10 terahertz funktioniert.

Anwendungen

Anwendungen von photonics sind allgegenwärtig. Eingeschlossen sind alle Gebiete vom täglichen Leben bis die fortgeschrittenste Wissenschaft, z.B leichte Entdeckung, Fernmeldewesen, Informationsverarbeitung, Beleuchtung, Metrologie, Spektroskopie, Holographie, Medizin (Chirurgie, Visionskorrektur, Endoskopie, Gesundheitsüberwachung), militärische Technologie, Lasermaterial-Verarbeitung, Sehkunst, biophotonics, Landwirtschaft und Robotertechnik.

Da sich Anwendungen der Elektronik drastisch ausgebreitet haben, seitdem der erste Transistor 1948 erfunden wurde, setzen die einzigartigen Anwendungen von photonics fort zu erscheinen. Wirtschaftlich wichtige Anwendungen für Halbleiter photonic Geräte schließen optische Datenaufnahme, Faser Sehfernmeldewesen, Laserdruck (gestützt auf der Xerographie), Anzeigen und das optische Pumpen von Hochleistungslasern ein. Die potenziellen Anwendungen von photonics sind eigentlich unbegrenzt und schließen chemische Synthese, medizinische Diagnostik, Datenkommunikation auf dem Span, Laserverteidigung, und Fusionsenergie ein, um mehrere interessante zusätzliche Beispiele zu nennen.

• Verbraucherausrüstung: Strichcode-Scanner, Drucker, CD/DVD/Blu-ray Geräte, Fernbedienungsgeräte
• Fernmeldewesen: Glasfaserleiter-Kommunikationen, optisch unten Konverter zur Mikrowelle
• Medizin: Korrektur der schlechten Sehkraft, Laserchirurgie, chirurgischen Endoskopie, Tätowierungseliminierung
• Industrieherstellung: der Gebrauch von Lasern für Schweißen, das Bohren, den Ausschnitt und die verschiedenen Methoden der Oberflächenmodifizierung
• Aufbau: das Laserplanieren, Laser rangefinding, kluge Strukturen
• Luftfahrt: Photonic-Gyroskope, die an beweglichen Teilen Mangel haben
• Militär: IR Sensoren, Befehl und Kontrolle, Navigation, suchen und, retten meiniger das Legen und die Entdeckung
• Unterhaltung: Lasershows, Balken-Effekten, holografische Kunst
• Information, die in einer Prozession geht
• Metrologie: Zeit und Frequenzmaße, rangefinding
• Computerwissenschaft von Photonic: Uhr-Vertrieb und Kommunikation zwischen Computern, gedruckten Leiterplatten, oder innerhalb von optoelektronischen einheitlichen Stromkreisen; in der Zukunft: Quant, rechnend

Übersicht der photonics Forschung

Die Wissenschaft von photonics schließt Untersuchung der Emission, Übertragung, Erweiterung, Entdeckung und Modulation des Lichtes ein.

Leichte Quellen

Leichte in photonics verwendete Quellen sind gewöhnlich hoch entwickelter als Glühbirnen. Photonics verwendet allgemein Halbleiter-Licht-Quellen wie Licht ausstrahlende Dioden (LEDs), superlumineszierende Dioden und Laser. Andere leichte Quellen schließen Leuchtstofflampen, Kathode-Strahl-Tuben (CRTs) und Plasmaschirme ein. Bemerken Sie, dass, während CRTs, Plasmaschirme und organische Licht ausstrahlende Diode-Anzeigen ihr eigenes Licht erzeugen, flüssige Kristallanzeigen (LCDs) wie Schirme TFT einen backlight entweder der kalten Kathode Leuchtstofflampen oder, öfter heute, LEDs verlangen.

Die Eigenschaft für die Forschung über Halbleiter-Licht-Quellen ist der häufige Gebrauch von III-V Halbleitern statt der klassischen Halbleiter wie Silikon und Germanium. Das ist wegen der speziellen Eigenschaften von III-V Halbleitern, die die Durchführung von leichten Ausstrahlen-Geräten berücksichtigen. Beispiele für materielle verwendete Systeme sind Gallium arsenide (GaAs) und Aluminiumgallium arsenide (AlGaAs) oder andere zusammengesetzte Halbleiter. Sie werden auch in Verbindung mit Silikon verwendet, um hybride Silikonlaser zu erzeugen.

Übertragungsmedien

Licht kann durch jedes durchsichtige Medium übersandt werden. Glasfaser oder Plastikglasfaserleiter können verwendet werden, um das Licht entlang einem gewünschten Pfad zu führen. In optischen Kommunikationen berücksichtigen Glasfaserleiter Übertragungsentfernungen von mehr als 100 km ohne Erweiterung abhängig von der Bit-Rate und dem für die Übertragung verwendeten Modulationsformat. Ein sehr fortgeschrittenes Forschungsthema innerhalb von photonics ist die Untersuchung und Herstellung von speziellen Strukturen und "Materialien" mit konstruierten optischen Eigenschaften. Diese schließen photonic Kristalle, photonic Kristallfasern und metamaterials ein.

Verstärker

Optische Verstärker werden verwendet, um ein optisches Signal zu verstärken. Optische in optischen Kommunikationen verwendete Verstärker sind Erbium-lackierte Faser-Verstärker, Halbleiter optische Verstärker, Verstärker von Raman und optische parametrische Verstärker. Ein sehr fortgeschrittenes Forschungsthema auf optischen Verstärkern ist die Forschung über Quant-Punkthalbleiter optische Verstärker.

Entdeckung

Photoentdecker entdecken Licht. Photoentdecker ordnen von sehr schnellen Fotodioden für Kommunikationsanwendungen über die mittlere Geschwindigkeitsanklage verbundene Geräte (CCDs) für Digitalkameras zu sehr langsamen Sonnenzellen an, die für die Energie verwendet werden, die vom Sonnenlicht erntet. Es gibt auch viele andere Photoentdecker, die auf thermischem, chemischem, Quant, fotoelektrischen und anderen Effekten gestützt sind.

Modulation

Die Modulation einer leichten Quelle wird verwendet, um Information über eine leichte Quelle zu verschlüsseln. Modulation kann von der leichten Quelle direkt erreicht werden. Eines der leichtesten Beispiele soll ein Leuchtfeuer verwenden, um Morsezeichen-Code zu senden. Eine andere Methode ist, das Licht von einer leichten Quelle zu nehmen und es in einem optischen Außenmodulator abzustimmen.

Ein zusätzliches durch die Modulationsforschung behandeltes Thema ist das Modulationsformat. Auf - von der Texteingabe ist das allgemein verwendete Modulationsformat in optischen Kommunikationen gewesen. In den letzten Jahren sind fortgeschrittenere Modulationsformate wie Texteingabe der Phase-Verschiebung oder sogar orthogonale gleichzeitig sendende Frequenzabteilung untersucht worden, um Effekten wie Streuung entgegenzuwirken, die die Qualität des übersandten Signals erniedrigen.

Systeme von Photonic

Photonics schließt auch Forschung über photonic Systeme ein. Dieser Begriff wird häufig für optische Nachrichtensysteme gebraucht. Dieses Gebiet der Forschung konzentriert sich auf die Durchführung von photonic Systemen wie hohe Geschwindigkeit photonic Netze. Das schließt auch Forschung über optische Wiedergeneratoren ein, die optische Signalqualität verbessern.

Siehe auch

Zusammenhängende Themen

• Biophotonics
• Holographie
• Microphotonics
• Nano-Optik
• Optik
• Optronics
• Kristall von Photonic
• Kristallfaser von Photonic
• Mast von Photonics
• Quant-Optik
• Sonnenzelle
• Computer von Photonic

Industriekonsortien

• Europäisches Photonics Industriekonsortium
• Photonics21 - eine freiwillige Vereinigung von Industrieunternehmen und anderen Miteigentümern im Feld von photonics in Europa.

Links

Internationale optische Gesellschaften

• EOS - europäische optische Gesellschaft
• EPOS - das europäische Photonics Industriekonsortium
• OSA - optische Gesellschaft Amerikas
• IEEE Photonics Gesellschaft
• SPIE - die internationale Gesellschaft für die optische Technik

Nationale und regionale Gesellschaften und Vereinigungen

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• Photonics Traube die Niederlande - das Internetportal der holländischen Photonics Gesellschaft
• CPIA - Colorado Photonics Industrievereinigung

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• EURO-FOS - Europas Forschungsnetz auf Photonic Systemen
• ePIXnet - europäisches Netz der Vorzüglichkeit auf Photonic Einheitliche Bestandteile und Stromkreise
• KNOCHEN - Gebäude des zukünftigen optischen Netzes in Europa

Weiterführende Literatur

• Optik und photonics: Physik, die unsere Leben durch das Institut für Physik-Veröffentlichungen erhöht