Fotonika
Fotonika to interdyscyplinarna dziedzina nauki i techniki, która łączy elementy optyki, elektroniki i informatyki. Jej celem jest opracowywanie technik oraz urządzeń wykorzystujących promieniowanie elektromagnetyczne (z wyjątkiem radiowego) do przesyłania i przetwarzania informacji. Można ją postrzegać jako rozwinięcie elektroniki, gdzie fotony zastępują elektrony.
W obszarze fotoniki zajmujemy się:
- Opracowywaniem technik gromadzenia i przetwarzania obrazu.
- Budową urządzeń pomiarowych wykorzystujących promieniowanie elektromagnetyczne.
- Gromadzeniem informacji przy użyciu promieniowania elektromagnetycznego.
- Badaniami nad optycznymi zamiennikami elementów elektronicznych, co może prowadzić do budowy komputerów kwantowych.
Geneza
Rozwój fotoniki rozpoczął się od wynalezienia lasera w 1960 roku oraz postępu w technologii światłowodowej i półprzewodnikowej. Kluczowym czynnikiem w jej powstaniu było dążenie do przesyłania informacji przy częstotliwościach powyżej 300 GHz, co wymagało zmiany nośnika z elektronów na fotony.
Korzyści z zastosowania fotoniki
Fotonika oferuje wiele korzyści, w tym:
- Wyższe częstotliwości przesyłu, co pozwala na przekazywanie większej ilości danych w krótszym czasie.
- Niewrażliwość sygnału optycznego na szumy elektryczne, co poprawia jakość komunikacji.
- Możliwość stosowania różnych technik przetwarzania informacji, w tym modulacji czasowej i przestrzennej.
- Pojawienie się potencjalnych rozwiązań dotyczących przesyłania informacji w wolnej przestrzeni, mimo obecnych ograniczeń związanych z adresowaniem.
Problemy i ograniczenia fotoniki
Wciąż istnieją istotne wyzwania, w tym:
- Brak odbiorników o wystarczająco krótkim czasie reakcji, co ogranicza możliwości wykorzystania światła w przesyłaniu informacji.
- Obecne lasery generują światło o wysokich częstotliwościach, ale nie ma odbiorników zdolnych do szybkiej detekcji amplitudy i fazy fali.
- Problemy z nośnikami pamięci holograficznej, które powinny umożliwiać szybki odczyt i zapis danych w czterech wymiarach.
