domingo, 20 de maio de 2012

Fotônica ou Photonics



A ciência da fotônica inclui a geração, a emissão, a transmissão, a modulação, de processamento de sinal, mudança de amplificação, detecção e detecção de luz. A fotônica termo assim enfatiza que os fótons não são nem partículas nem ondas - eles são diferentes em que eles têm tanto de partícula e onda natureza. Ele abrange todas as aplicações técnicas de luz ao longo de todo o espectro do ultravioleta sobre o visível a curto, médio e infravermelho distante. A maioria das aplicações, no entanto, são na gama de luz visível e do infravermelho próximo. A fotônica termo desenvolvido como uma conseqüência dos primeiros emissores de luz de semicondutores práticos inventados no início dos anos 1960 e fibras ópticas desenvolvidos na década de 1970.

 Refração das ondas de fótons (luz) por um prisma



Conteúdo

    1 História da fotônica
    2 Relação com outras áreas
        2,1 óptica clássica
        2,2 óptica moderna
        2,3 campos emergentes
    3 Aplicações
    4 Visão geral da fotônica pesquisa
        4,1 As fontes de luz
        4,2 meios de transmissão
        4,3 Amplificadores
        4,4 Detecção
        4,5 Modulação
        4,6 sistemas fotônicos
    5 Veja também
    6 Referências
    7 Ligações externas
        7,1 internacionais sociedades ópticos
        7,2 As sociedades nacionais e associações
        7,3 Periódicos
        7,4 As redes de investigação
        7,5 Outras leituras

História da fotônica

"Fotônica" A palavra é derivada da palavra grega "fotos" que significa luz, que apareceu no final dos anos 1960 para descrever um campo de pesquisa cujo objetivo era usar a luz para desempenhar funções, que, tradicionalmente, caiu dentro do domínio típico da eletrônica, tais como telecomunicações, processamento de informações, etc

Fotonica como um campo começou com a invenção do laser em 1960. Outros desenvolvimentos seguida: incluindo o diodo laser na década de 1970, as fibras ópticas para a transmissão de informação, e o amplificador de fibra dopada com érbio. Estas invenções formaram a base para a revolução nas telecomunicações do final do século 20 e desde a infra-estrutura para a Internet.

Embora cunhado anteriormente, a fotônica termo entrou em uso comum na década de 1980 como de fibra óptica de transmissão de dados foi adotado pelos operadores de redes de telecomunicações. Naquela época, o termo foi amplamente usado no Bell Laboratories. Seu uso foi confirmado quando o IEEE Lasers e Eletro-Óptica Sociedade estabeleceu um jornal de arquivo chamado Cartas tecnologia fotônica, no final da década de 1980.

Durante o período que antecedeu a queda das ponto-com cerca de 2001, fotônica como um campo focado em grande parte de telecomunicações. No entanto, a fotônica cobre uma enorme gama de aplicações de ciência e tecnologia, incluindo: laser de fabricação, biológica e química detecção, diagnóstico médico e terapia, tecnologia de exibição, e computação óptica.

Vários aplicativos não de telecomunicações fotônica exibem forte crescimento, particularmente desde a queda das pontocom, em parte porque muitas empresas foram à procura de novas áreas de aplicação. Crescimento da fotônica é provável se a actual evolução fotônicos de silício são bem sucedidos.

Relação a outros campos

Óptica clássica

Fotônica está intimamente relacionado com a óptica. No entanto óptica precedeu a descoberta de que a luz é quantizada (quando Albert Einstein explicou o efeito fotoelétrico em 1905). Ferramentas de óptica incluem a lente refracção, o espelho reflector, e vários componentes ópticos conhecidos antes de 1900. Princípios fundamentais da óptica clássica, como Huygens Princípio, as equações de Maxwell, e as equações de onda, não dependem de propriedades quânticas da luz.

Óptica moderna

Fotônica está relacionada com a óptica quântica, optomechanics, eletro-ópticas, optoeletrônica e eletrônica quântica. No entanto, cada área tem conotações um pouco diferentes por comunidades científicas e de governo e no mercado. Óptica quântica muitas vezes conota investigação fundamental, enquanto que a fotônica é usada para conotar pesquisa aplicada e desenvolvimento.

A fotônica termo conota mais especificamente:

    As propriedades das partículas de luz,
 O potencial de criação de tecnologias de processamento de sinal de dispositivos usando fótons,
    A aplicação prática da óptica, e 
    Uma analogia com a eletrônica.

O termo conota optoelectrónica dispositivos ou circuitos que compreendem ambas as funções eléctricas e ópticas, ou seja, um dispositivo semicondutor de película fina. O termo electro-ópticas entrou em utilização anterior e, especificamente, inclui não lineares eléctricos ópticos interacções aplicados, por exemplo, como moduladores de cristal a granel, tais como a célula de Pockels, mas também inclui sensores avançados de imagem tipicamente utilizados para a vigilância por organizações civis ou do governo.

Campos emergentes

Photonics também se relaciona com a ciência emergente da informação quântica nos casos em que ela emprega métodos fotônicos. Outros campos emergentes incluem opto-atómicas, em que ambos os dispositivos integram dispositivos fotônicos e atómica para aplicações, tais como manter a precisão, a navegação e metrologia; polaritonics, que difere da fotónica em que o portador de informação fundamental é a polarização, a qual é uma mistura de fótons e fônons, e opera na faixa de frequências de 300 gigahertz a aproximadamente 10 terahertz.

Aplicações


 Aplicações de fotônica são onipresentes. Incluem-se todas as áreas da vida cotidiana para a ciência mais avançada, por exemplo, detecção de luz, telecomunicações, processamento de informação, iluminação, metrologia, espectroscopia, a holografia, medicina (cirurgia de correção de visão, endoscopia, vigilância da saúde), tecnologia militar, laser processamento de material, arte visual, biofotônica, agricultura e robótica.

Aphrodita aculeata, um rato do mar,  mostrando espinhos coloridos, um exemplo notável de engenharia fotônica por um organismo vivo


Assim como as aplicações de eletrônica têm expandido dramaticamente desde o primeiro transistor foi inventado em 1948, as aplicações exclusivas de fotônica continuam a surgir. Aplicações economicamente importantes para dispositivos semicondutores fotônicos incluem a gravação de dados ópticos, de telecomunicações de fibra óptica, impressão a laser (com base na xerografia), exibe e bombeamento óptico de lasers de alta potência. As aplicações potenciais do fotónica são virtualmente ilimitados e incluem a síntese química, diagnósticos médicos, on-chip de comunicação de dados, o laser de defesa, e a energia de fusão, para citar alguns exemplos adicionais interessantes.

    Equipamentos de consumo: 
scanner de código de barras, impressora, CD / DVD / Blu-ray, dispositivos de controle remoto

    Telecomunicações:
 comunicações de fibra óptica, conversor de baixo óptico para microondas

    Medicina:
 correção de deficiência visual, a cirurgia a laser, cirurgia endoscópica, remoção de tatuagem

    Produção industrial: 
o uso de lasers para a soldadura, perfuração, corte, e vários métodos de modificação de superfície

    Construção: 
nivelamento a laser, telêmetro a laser, estruturas inteligentes

    Aviação:
 giroscópios fotônicos que faltam partes móveis

    Militar: 
sensores infravermelhos, comando e controle, navegação de busca e salvamento, colocação de minas e detecção

    Entretenimento:
 shows de laser, efeitos de feixe, arte holográfica

    Processamento de informação

    Metrologia: 
tempo e medições de freqüência, telêmetro

    Computação fotônica: 
distribuição de relógio e comunicação entre computadores, placas de circuito impresso, ou dentro de circuitos optoelectrónicos integrados; no futuro:

 a computação quântica


Visão geral da fotônica pesquisa

A ciência da fotónica inclui investigação da, transmissão, a emissão de amplificação, modulação, detecção e da luz.

As fontes de luz

Fontes de luz utilizadas em fotônica são geralmente mais sofisticados do que as lâmpadas. Photonics comumente utiliza fontes de luz de semicondutores como diodos emissores de luz (LEDs), diodos superluminescent, e lasers. Outras fontes de luz incluem lâmpadas fluorescentes, tubos de raios catódicos (CRT), e telas de plasma. Observe que, enquanto os monitores CRT, telas de plasma e monitores orgânicos emissores de luz de diodo gerar sua própria luz, telas de cristal líquido (LCDs) como telas TFT requerem uma luz de fundo de tanto lâmpadas fluorescentes de cátodo frio ou, mais frequentemente, hoje, LEDs.

Característica para a pesquisa sobre fontes de luz de semicondutores é o uso freqüente de semicondutores III-V em vez dos semicondutores clássicos como silício e germânio. Isto é devido às propriedades especiais de semicondutores III-V, que permitem a aplicação de dispositivos emissores de luz. Exemplos de sistemas materiais utilizados são o arseneto de gálio (GaAs) e arseneto de gálio alumínio (AlGaAs) ou outros compostos semicondutores. Eles são também utilizados em conjunção com o silício para produzir lasers de silício híbridos.

Meios de transmissão

A luz pode ser transmitida através de qualquer meio transparente. Fibra de vidro ou de fibra óptica de plástico pode ser utilizado para guiar a luz ao longo de um caminho desejado. Em comunicações ópticas fibras ópticas permitem que as distâncias de transmissão de mais de 100 km sem amplificação, dependendo da taxa de bits e formato de modulação utilizada para a transmissão. Um tema de pesquisa muito avançada dentro fotônica é a investigação e fabricação de estruturas especiais e "materiais" com engenharia de propriedades ópticas. Estes incluem cristais fotônicos, fibras de cristal fotônico e metamateriais.

Amplificadores

Amplificadores ópticos são usados ​​para amplificar um sinal óptico. Amplificadores ópticos usados ​​em comunicações ópticas são amplificadores de fibra dopada com érbio, amplificadores ópticos semicondutores, amplificadores ópticos Raman e amplificadores paramétricos. Um tema de pesquisa muito avançada em amplificadores ópticos é a pesquisa sobre amplificadores de pontos quânticos semicondutores ópticos.

Detecção

Fotodetectores detectar a luz. Fotodetectores variar de fotodiodos muito rápidas para aplicações de comunicação mais responsável velocidade média dispositivos acoplados (CCDs) para câmeras digitais a muito lenta células solares que são utilizadas para captação de energia do sol. Há também muitos outros fotodetectores baseados em química, térmica, quantum, fotoelétrico e outros efeitos.

Modulação

Modulação de uma fonte de luz é utilizada para codificar informação sobre a fonte de luz. Modulação pode ser alcançada através da fonte de luz directa. Um dos exemplos mais fáceis é usar uma lanterna para enviar código Morse. Outro método consiste em levar a luz a partir de uma fonte de luz e modula-o em um modulador óptico externo.

Um tema adicional coberto pela modulação de pesquisa é o formato de modulação. On-off keying tem sido o formato de modulação habitualmente utilizada nas comunicações ópticas. Nos últimos anos, os formatos de modulação mais avançados como da modulação de fase, ou mesmo de multiplexação por divisão de frequência ortogonal, têm sido investigados para combater os efeitos de dispersão, como que degradam a qualidade do sinal transmitido.

Sistemas fotônicos

Fotonica também inclui pesquisas em sistemas fotônicos. Este termo é freqüentemente usado para sistemas de comunicação óptica. Esta área de pesquisa concentra-se na implementação de sistemas fotônicos como redes de alta velocidade fotônicos. Isto também inclui a pesquisa sobre regeneradores ópticos, que melhoram a qualidade do sinal óptico.

Ver também


Tópicos relacionados links para o wikipédia em Inglês

    
Biofotônica

    Célula solar
    Cristal fotônico
    Computação óptica
    Fibra de cristal fotônico
    Holografia
    
Microfotônica
    
Nano-óptica

    Óptica quântica 
    Óptica
    
Optrônica ou Óptica Eletrônica
   
Periscópio Fotônico









 Origem: Wikipédia em Inglês, a enciclopédia livre

Traduzido do wikipedia em Inglês pelo Google Translate e feito correções



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Uma frase emblemática foi de Henrique Parra,do Portal Cidade Democrática





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La Fotónica se ha convertido en la 2a revolución, después de que lo fuera la energía electrónica. Ahora es el "fotón" el nuevo centro de investigación. La Fotónica es la ciencia que aprovecha la luz y está presente en todo nuestro entorno, desde el almacenamiento óptico de datos, telecomunicaciones por fibra óptica, láseres de alta potencia, la nanofabricación o la energía fotovoltáica entre otras.



Silicon Photonics Overview with Mario Paniccia, Justin Rattner and John Bowers

 

Use o icone legenda para ler em ingles ou traduzir para outro idioma, se não aparecer click no you tube e abra em outra aba

 

Bridging Photonics and Computing 


 

CITRIS  "Center for Information Technology Research in the Interest of Society"  UC Berkerley  

Vídeo ennviado em  31/10/2011

Palestrante :
 

Mario Paniccia, diretor da Photonics Technology Lab, da Intel

Resumo do vídeo: 

O chip de silício tem sido o esteio da indústria eletrônica nos últimos 40 anos e revolucionou a maneira como o mundo funciona. Hoje, um chip de silício do tamanho de uma unha contém mais de um bilhão de transistores e tem o poder de computação que há apenas uma década ocuparia uma sala inteira de servidores. Recentemente fotônicos de silício tem atraído uma grande atenção, uma vez que oferece uma oportunidade de baixo custo opto-eletrônicos de soluções para aplicações que vão desde telecomunicações até chip-to-chip interliga, assim como possíveis aplicações em novas áreas emergentes como o sensoriamento óptico, e ou aplicações biomédicas.

Recentes avanços e descobertas de pesquisa em silício fotônico sobre o desempenho do dispositivo últimos anos têm demonstrado que o silício pode ser considerado como um material para o qual se pode construir futuros dispositivos ópticos. Enquanto são necessários esforços significativos para melhorar o desempenho do dispositivo e para "comercializar" estas tecnologias, o progresso está se movendo a uma taxa rápida. Se for bem sucedido, o silício pode igualmente vir a afetar comunicações ópticas como tem impactado a indústria eletrônica.

2 comentários:

  1. I really appreciate your work and very amazing and important information about the steven rattner which have share in this blog.
    steven rattner

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