Fotonika
Фотóника — оптик сигналларнинг фундаментал ва амалий қўлланиши ва уларнинг асосида турли мақсадлар учун қурилмаларни яратиш ҳақидаги фан.[1]
Умумий маълумот
Фотоника асосан электронлар ўрнига электромагнит майдон квантларидан — фотонлардан фойдаланадиган электрониканинг аналогидир. Фотоник сигналларни қайта ишлаш технологиялари энергия йўқотилишини ва қурилмалар ҳажмини камайтиришга имкон беради
Шундай қилиб, фотоника:
- кўринадиган ва яқин кўринадиган спектрда фотонларни яратиш, назорат қилиш ва аниқлашни ўрганади. Жумладан, ултрабинафша (тўлқин узунлиги 10…380 нм), узоқ инфрақизил (тўлқин узунлиги 15…150 мкм), бунда бугунги кунда фаол ривожланмоқда каскад лазерлар.
- Оптик сигналларни бошқариш ва ўзгартириш билан шуғулланади ва оптик толалар орқали маълумот узатишдан тортиб, атроф-муҳитдаги энг кичик ўзгаришларга кўра ёруғлик сигналларини модуляция қилувчи янги сенсорларни яратишгача бўлган кенг қўлланмаларга эга.[2][3]
Фотоника оптик, электро-оптик ва оптоэлектроник қурилмаларнинг кенг доирасини ва уларнинг турли хил иловаларини қамраб олади. Фотоникани ўрганиш соҳаларига толали ва интеграл оптика, жумладан, чизиқли бо'лмаган оптика, яримўтказгичли бирикмалар физикаси ва технологияси, яримўтказгич лазерлари, оптоэлектроник қурилмалар, юқори тезликдаги электрон қурилмалар киради.
Баъзи маълумотларга кўра, янги, умумлаштирилган „фотоника“ атамаси аста-секин „оптика“ атамасини алмаштирмоқда.[4]
Ҳикоя
Фотоника фан соҳаси сифатида 1960 йилда лазернинг ҳам 1970-йилларда лазер диодининг ихтиро қилиниши билан бошланди, кейин ёруғлик усулларидан фойдаланган ҳолда маълумот узатиш воситаси сифатида оптик толали алоқа тизимларининг ривожланиши бошланди. Ушбу ихтиролар ХХ-аср охиридаги телекоммуникация инқилоби учун асос бўлиб, Интернетнинг ривожланишига туртки бўлди.
Тарихий равишда „фотоника“ атамаси илмий жамоатчиликда қўлланишининг бошланиши 1967 йилда академик А. Н. Терениннинг „Бўёқ молекулаларининг фотоникаси“ китобининг нашр этилиши билан боғлиқ. Уч йил олдин, унинг ташаббуси билан Ленинград давлат университетининг физика факултетида биомолекуляр ва фотонлар физикаси кафедраси ташкил этилган. Фотоника кафедраси деб аталади.[5]
А. Н. Теренин фотоникани „ўзаро боғлиқ бўлган фотофизик ва фотокимёвий жараёнлар тўплами“ деб таърифлаган. Жаҳон фанида фотониканинг кейинги ва кенгроқ таърифи фотонлар ахборот ташувчиси бўлган тизимларни ўрганадиган фан соҳаси сифатида кенг тарқалди. Шу маънода, „фотоника“ атамаси биринчи марта 1970 йилда Денверда (АҚШ) бўлиб ўтган юқори тезликдаги фотосуратлар бўйича 9-халқаро конгрессда тилга олинган.
„Фотоника“ атамаси 1980-йилларда телекоммуникация тармоқлари провайдерлари томонидан электрон маълумотларни оптик толали узатишнинг кенг қўлланиши билан боғлиқ ҳолда кенг қўлланила бошланди (гарчи оптик толали илгари тор фойдаланишда ишлатилган бўлса ҳам). ИЭЭЭ ҳамжамияти 1980-йилларнинг охирида „Фотоника технологияси хатлари“ деб номланган архив қоғозини яратганида бу атаманинг қўлланиши тасдиқланди.
Бу даврда, тахминан 2001 йилгача, фотоника асосан телекоммуникация соҳасида тўпланган. 2001 йилдан бошлаб унга қуйидагилар ҳам тегишли бўлди:
- лазер ишлаб чиқариш ,
- биологик ва кимёвий тадқиқотлар,
- иқлим ўзгариши ва атроф-муҳит мониторинги,[6]
- тиббий диагностика ва терапия,
- кўрсатиш ва проэкциялаш технологияси,
- оптик ҳисоблаш.
Истиқболли ишланмалар
2015-йилда Москва давлат университетида кремний наноструктуралари асосидаги ўта тезкор фотоник калит яратилди, бу келажакда маълумотларни сониясига ўнлаб ва юзлаб терабит тезликда узатиш ва қайта ишлаш қурилмаларини яратиш имконини беради.[7]
Фанлараро соҳалар
Юқори глобал илмий-техник фаоллик ва янги натижаларга бўлган катта талаб туфайли фотоникда янги ва янги фанлараро соҳалар пайдо бўлмоқда:
- Микротўлқинли фотоник оптик сигнал ва юқори частотали (1 гигагерцдан ортиқ) электр сигнали ўртасидаги ўзаро таъсирни ўрганади. Ушбу соҳада оптик-микротўлқинли ўзаро таъсир асослари, ултра юқори частоталар фотоник қурилмаларнинг ишлаши, микротўлқинли қурилмаларнинг фотоник назорати, юқори частотали узатиш линиялари ва микротўлқинли даврларда турли функцияларни бажариш учун фотониклардан фойдаланиш киради.
- Компютер фотоникаси замонавий физик ва квант оптикасини, математика ва компютер технологияларини бирлаштиради ва янги ғоялар, усуллар ва технологияларни амалга ошириш мумкин бўлган фаол ривожланиш босқичидадир.[8]
- Оптоинформатика — оптик технологиялар асосида ахборотни узатиш, қабул қилиш, қайта ишлаш, сақлаш ва намойиш қилиш учун янги материаллар, технологиялар ва қурилмаларни ўрганиш, яратиш ва улардан фойдаланиш билан боғлиқ фан ва техника соҳаси.
Фотоника ҳам бошқа фан соҳалари
Классик оптика
Фотоника оптика билан чамбарчас боғлиқ. Бироқ, оптика ёруғлик квантланишининг кашф этилишидан олдин бўлган (фотоэлектрик эффект 1905 йилда Алберт Эйнштейн томонидан тушунтирилганида). Оптика асбоблари 1900 йилдан анча олдин маълум бўлган синдирувчи линзалар, қайтиш ойна ва турли хил оптик бирикмалардир. Шу билан бирга, классик оптиканинг асосий тамойиллари, масалан, Гюйгенс қоидаси, Максвелл тенгламалари ва ёруғлик тўлқинининг текисланиши ёруғликнинг квант хусусиятларига боғлиқ эмас ва оптикада ҳам, фотоникада ҳам қўлланади.
Замонавий оптика
Ушбу соҳадаги „Фотоника“ атамаси тахминан " Квант оптика ", "Квант электроника ", „Электроптика“, " Оптоэлектроника " атамалари билан синонимдир. Бироқ, ҳар бир атама турли илмий жамиятлар томонидан турли қўшимча маъноларга эга: масалан, „квант оптикаси“ атамаси кўпинча асосий тадқиқотларни билдирса, „Фотоника“ атамаси кўпинча амалий тадқиқотларни билдиради.
Манбалар
- ↑ . „фотоника“, Энциклопедический словарь нанотехнологий. — Роснано, 2010.
- ↑ „Сайт кафедры Фотоники и Электротехники Харьковского Национального Университета Радиоэлектроники“. 2008-йил 15-декабрда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2008-йил 28-ноябр.
- ↑ „Благодаря пьезо-фототронике создан массив чувствительных датчиков, напоминающий кожу // Сайт Нанонеwснет.ру Ауг 16, 2013“. 2014-йил 3-сентябрда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2014-йил 31-август.
- ↑ „Физический факультет Ростовского государственного университета“. 2014-йил 3-сентябрда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2008-йил 5-ноябр.
- ↑ „Сайт НИИ физики им. В. А. Фока.“. 2008-йил 26-майда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2008-йил 28-ноябр.
- ↑ „Жоурнал оф Биопҳотониcс“. 2013-йил 31-январда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2011-йил 1-ноябр.
- ↑ „Ученые МГУ создали фотонный переключатель для «компьютеров будущего» // РИА новости, 16.10.2015“. 2015-йил 21-октябрда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2015-йил 21-октябр.
- ↑ „Сайт кафедры Компьютерной фотоники и видеоинформатики факультета Фотоники и Оптоинформатики СПБГУ ИТМО“. 2009-йил 13-августда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2009-йил 12-август.