פוטוניקה

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
מסננים אופטים

פוטוניקהאנגלית: Photonics) הוא תחום מדעי וטכנולוגי המשותף להנדסת חשמל ופיזיקה ושורשיו מאלקטרואופטיקה והאופטיקה, העוסק ביצירה, הגברה, העברה, גילוי, אפנון ועיבוד של חלקיקי אור - פוטונים. התחום מכסה את כל היישומים הטכנולוגיים של האור לכל אורך התחום הספקטרלי החל מאולטרה סגול דרך האור הנראה ועד לתת אדום הרחוק. המונח פוטוניקה התפתח בשנות השישים והשבעים עם המצאת דיודת הלייזר והסיבים האופטים. זהו תחום רחב מאוד של טכנולוגיות ויישומים במגוון תחומים החל מתקשורת אופטית, רפואה, צבא ועוד. מסורתית עיקר היישומים בתחום הנראה ותת אדום אולם לאחרונה התווספו חדשים כמו טרה-הרץ פוטוניקה ומיקרוגל פוטוניקה.

תחומי מחקר[עריכת קוד מקור | עריכה]

תחומי המחקר שבהם עוסקת פוטוניקה הם מקורות אור, שידור, הגברה, גילוי ואפנון אור.

מקורות אור[עריכת קוד מקור | עריכה]

מקורות האור הנמצאים בשימוש בפוטוניקה הם מורכבים למדי יחסית לנורה חשמלית פשוטה. מקורות האור הנפוצים ביותר הם רכיבים מוליכים למחצה כגון דיודות פולטות אור (LED), ולייזרים. גם נעשה שימוש במקורות אור כגון נורה פלואורסצנטית, שק"ק, צג פלזמה, OLED ו-LCD שנזקק לאור רקע מסוג קתודה קרה לשם פעולתו.

תווכי העברה[עריכת קוד מקור | עריכה]

אור מסוגל לעבור דרך כל חומר שקוף ואף לאחרונה דרך שכבות מתכתיות מסוג פלסמון משטחי (Surface plasmon). סיבים אופטיים העשויים מזכוכית או פלסטיק משמשים להעברת האור לאורך התוואי הרצוי. בתקשורת אופטית ניתן לשדר לאורך מרחק של 100 ק"מ ללא הגברה כתלות בקצב ובשיטת האפנון. נושא מתקדם הוא מבנים מיוחדים וחומרים בעלי תכונות אופטיות מהונדסות כגון גבישים פוטוניים, סיבי גביש פוטונים וחומרי על.

הגברה אופטית[עריכת קוד מקור | עריכה]

מגברים אופטים משמשים להגברת אותות אופטים. נושא מתקדם מאוד בהגברה אופטית הם מגברים אופטים מבוססי נקודות קוונטיות.

לייזרים רבי עוצמה כדוגמת נאוטילוס

גלאים אופטים[עריכת קוד מקור | עריכה]

פוטודיודה היא פוטו גלאי או גלאי אופטי קלאסי. קיימים גלאים אופטים מהירים מאוד המשמשים לתקשורת, גלאים מהירים פחות כגון CCD למצלמות דיגיטליות, וגלאים איטיים כמו תאים סולריים או תאי שמש המשמשים להפקת אנרגיה מאור השמש. קיימים גם פוטו-גלאים תרמיים, כימיים, קוונטים ותאים פוטואלקטריים.

אפנון[עריכת קוד מקור | עריכה]

באפנון אופטי מקודד אות המידע על גבי מקור אור בצורה ישירה או חיצונית על ידי אפנן אופטי כדוגמת אינטרפרומטר מאך זנדר . דוגמה לאפנון ישיר של אור הוא פנס המשדר קוד מורס.

יישומים[עריכת קוד מקור | עריכה]

יישומי פוטוניקה הם כמעט בכל תחום החל מיישומים הנוגעים לחיי היום יום ועד למדעים המתקדמים ביותר. הם כוללים הנדסת מערכות תקשורת, עיבוד מידע, מטרולוגיה, ספקטרוסקופיה, הולוגרפיה, רפואה, תיקון ראייה, אנדוסקופיה, טכנולוגיה צבאית, לייזר לעיבוד חומר, אמנות חזותית, ביו-פוטוניקה, חקלאות, רובוטיקה ועוד.

כשם שיישומיי האלקטרוניקה הורחבו באופן משמעותי מאז המצאת הטרנזיסטור בשנת 1948, הייחודיות של יישומים פוטונים ממשיכה להתפתח ולהתרחב כפי שנחזה בשנות ה - 80. טכנולוגית המחשבים, האינטרנט, המוליכים למחצה וההתפתחות הכלכלית דחפו קדימה את התעשייה הפוטונית והולידו צרכים ואתגרים חדשים. פיתוח וייצור של רכיבי תקשורת אופטית, סיבים אופטיים, מדפסות לייזר, צגים, כונני אחסון אופטי בכמויות גדולות האיצו את התעשייה הפוטונית קדימה. הפוטנציאל של יישומים פוטונים הוא כמעט בלתי מוגבל וכולל גם סינתזה כימית, אבחון רפואי, תקשורת נתונים על גבי שבב יחיד, לייזר ליישומים ביטחוניים, כמו התקני ראדאר המסוגלים לראות דרך קירות ועוד רבים.

רובוט לייזר

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

לקריאה נוספת[עריכת קוד מקור | עריכה]

  • Saleh B.E.A.,Teich M.C.Fundamentals of Photonics Wiley, 2ed, 2007


Stub comp.png ערך זה הוא קצרמר בנושא טכנולוגיה. אתם מוזמנים לתרום לוויקיפדיה ולהרחיב אותו.