Fotonika

Kierunek Fotonika
na Wydziale Fizyki PW
Tomasz R. Woliński
Zakład Optyki i Fotoniki
Wydział Fizyki PW
LCP-2008
Key Enabling Technologies in Europe (‘11)
1. Nano(micro)electronics
2. Nanotechnology
3. Advanced materials
4. Biotechnology
5. PHOTONICS
LCP-2008
Najważniejsze odkrycia XX wieku
Samolot (1903)
Tranzystor i układ scalony (mikroelektronika) (1947)
Komunikacja bezprzewodowa (Radio, TV,
telefony komórkowe)
Satelita
Lasera i technologia fotoniczna (1960)
Telekomunikacja światłowodowa (1970)
Komputer
TV, HDTV, DVD
Internet (~1995)
LCP-2008
Fotonika - Optoelektronika
Dr Tyler Krupa (OSA): CFO
LCP-2008
Fotonika
Definicja fotoniki według Pierre Aigrain’sa (1967):
“Fotonika jest nauką o wykorzystaniu światła”
Fotonika obejmuje zjawiska:
Generacji światła
Kierowania światłem
Detekcji światła
poprzez
prowadzenie
sterowanie
wzmacnianie
a co
najważniejsze…
„Wykorzystanie światła z pożytkiem dla ludzkości”
LCP-2008
Fotonika
Technika i technologia: generowania i używania światła oraz
innych form promieniowania elektromagnetycznego:
 Foton - jednostka kwantowa
Nauka: emisja światła, transmisja, odbicie, wzmacnianie i
detekcja poprzez elementy optyczne i aparaturę, lasery i inne
źródła światła, elektrooptyczne instrumenty badawcze
Lasery, światłowody
Zastosowania: generowanie energii i jej pomiar, komunikacja,
przetwarzanie informacji
 Czujniki fotoniczne, holografia
LCP-2008
Fotonika – jak to się zaczęło?
1960 – wynalezienie laser i diody
laserowej,
Lata 70 – rozwój światłowodów do
transmisji sygnałów za pomocą światła
Lata 80 - ‘fotonika’ znajduje powszechne
zastosowanie w życiu kiedy transmisja
światłowodowa została zaadoptowana przez
operatorów sieci telekomunikacyjnych,
Dziś: lasery w przemyśle, czujniki biologiczne
i chemiczne, diagnostyka medyczna i terapia,
technika oświetleniowa i multimedialna,
optyczne sieci komputerowe…
www.photonics21.org
LCP-2008
LCP-2008
Informatyka i komunikacja
Fotonika w telekomunikacji:
Sieci bardziej przejrzyste
Sieci bardziej dynamiczne
Sieci znacznie szybsze
Sieci bardziej energooszczędne
www.photonics21.org
LCP-2008
Produkcja przemysłowa i jakość
Lasery spełniają wiele zadań w
przemyśle:
 Cięcie i łączenie
 Wiercenie
 Grawerowanie
Od najmniejszych do największych,
od produkcji masowej po
pojedyncze egzemplarze:
wiązka laserowa - jedno z
najbardziej uniwersalnych
narzędzi naszych czasów
www.photonics21.org
LCP-2008
Nauki biologiczne i zdrowie
Fotonika w biologii i ochronie
zdrowia:
Mikroskopia – podgląd komórek i
bakterii
nowoczesne chirurgiczne
narzędzia w neurochirurgii
okulistyce i chirurgii
Systemy obrazowania - tomografię
komputerową i rezonans magnetyczny
Endoskopia – łatwy dostęp do
wnętrza ludzkiego ciała w najmniej
inwazyjny sposób
www.photonics21.org
LCP-2008
Zielona fotonika
fotowoltaika
oszczędzanie energii
ograniczenie emisji gazów
cieplarnianych
Zielona fotonika jest kluczową
technologią globalnej równowagi
dwutlenku węgla w atmosferze
www.photonics21.org
LCP-2008
Czujniki światłowodowe w materiałach
kompozytowych
Sieć włókien światłowodowych
umieszczonych wewnątrz materiałów
kompozytowych w procesie produkcji.
LCP-2008
LCP-2008
endlessly
single-mode
(far-field)
polarisation
maintaining
white-light hollow core
extruded supercontinuum
fibre (Schott SF6 glass)
highly nonlinear small core
hollow core – photonic bandgap
Światłowody fotoniczne
endlessly single-mode
Ciekłe kryształy
Ciekłe kryształy(1888) – Faza niebieska
Termotropowe ciekłe kryształy
Nagroda Nobla z Fizyki (1991)
LCP-2008
Photonics at Faculty of Physics
PHOTONIC CRYSTAL FIBERS
• optical properties of photonic crystal fibers;
• design and characterization of photonic liquid crystal fibers.
16
LCP-2008
Tunable PLCF devices
LCP-2008
Photonics at Faculty of Physics
OPTICAL FIBER SENSORS:
 for stress monitoring of composite materials;
 for monitoring of gas infrastructure in industry;
 for vibration monitoring.
LCP-2008
18
Photonics at Faculty of Physics
OPTICAL TOMOGRAPHY
 polarimetric tomography;
 breast cancer recognition;
 gel dosimetry with Optical Computed Tomography.
LCP-2008
19
Photonics at Faculty of Physics
EXTENDED DEPTH-OF-FIELD IMAGING
• designing of diffractive and refractive imaging elements;
• presbyopic human eye modeling and correction methods analysis;
• development of machine vision techniques.
20
LCP-2008
Photonics at Faculty of Physics
NONLINEAR OPTICS
• nonlinear phenomena in nematic liquid crystals
• spatial solitons for switching and routing light
• nonlinear waveguides and photonic crystal fibers
21
LCP-2008
LCP-2008
Photonics has played many important roles
in enabling the
Broadband Global Internet
and
Worldwide Broadband Transformation
and will continue to do so over the next 30 years
Photonics will also have significant future impact in the
21st century in many areas beyond broadband
information technologies
LCP-2008
XXI Photonics Century
Photonics 21
LCP-2008