Wat we ook maar produceren, wat we ook maar doen, alles ligt vast in data. Small data, big data. Datacenters zijn de knooppunten van het moderne leven geworden, maar de bestaande halfgeleider- en chiptechnologie kan dit tempo van veranderingen maar lastig bijhouden. Maar er is letterlijk licht aan het eind van de tunnel: de exponentieel toenemende vraag naar bandbreedte in de wereld betekent dat fotonen (licht dus) het koper aan het vervangen zijn als transportmedium voor het internet.
Ziedaar het belang van fotonica, de technologie van het opwekken, besturen en detecteren van lichtgolven en fotonen, lichtdeeltjes. Fotonica is een technologie die veel traditionele elektronicamarkten op hun kop heeft gezet. Dat begon met telecommunicatie- en datacentra. En nu is zij ook te vinden in sectoren zoals precisie-instrumenten, sensors, ruimtevaart, auto’s, gezondheidszorg, cryptografie en defensie.
Optische chips hebben veel voordelen ten opzichte van elektronische chips. Een elektronische chip bijvoorbeeld produceert veel warmte en elektrische stroompjes beïnvloeden elkaar. Twee problemen waar optische chips geen last van hebben. Daarnaast kan je met fotonen (licht) in dezelfde tijd veel meer informatie over een glasvezel transporteren dan met elektronen over een stroomdraad en is daarom aanzienlijk energie efficiënter. Ook wordt licht gebruikt om heel nauwkeurig te meten. Doordat de laser, de lichtbron, in de chip is geïntegreerd is het mogelijk om functies die voorheen het formaat van een schoenendoos hadden nu te verkleinen tot enkele vierkante millimeters.
Photon Delta
Fotonica is van een niche-activiteit uitgegroeid tot een van de zes Key Enabling Technologies in het Horizon 2020-programma van de Europese Commissie. Het is een bewezen Europees succesverhaal dat aan de vooravond staat van een grote sprong, zowel technisch als commercieel. En volgens sommigen, verenigd in Photon Delta, zou Eindhoven wel eens het centrum kunnen worden van die ontwikkeling. Inclusief de daarbij horende commerciële sucessen – en werkgelegenheid.
Robert Feelders is een van de grootste voorvechters van Photon Delta, een cluster-in-opbouw van bedrijven en instellingen die zich met toepassingen van fotonica bezighouden. Feelders is sinds kort actief bij Smart Photonics, maar zijn fotonica-wortels liggen bij de Technische Universiteit Eindhoven.
Zijn verhaal heeft twee kanten: zijn enorme optimisme over de kansen van de fotonica-industrie zelf maar zeker ook over de rol van Eindhoven daarbinnen staan recht tegenover zijn teleurstelling over de (gebrekkige) weerklank die dat verhaal krijgt. “We moeten orchestreren dat Nederland hierin vaart gaat maken. Er zijn nu nog te weinig mensen doordrongen van het enorme belang van deze nieuwe industrietak. En dat merk je in de tegenvallende investeringen, ook van de overheid.”
High Tech Campus
Wel blij is Feelders met de grote conferentie die woensdag op de High Tech Campus plaatsvindt. “Niet alleen is dat een mooie gelegenheid om stappen te zetten met de direct betrokkenen, maar het helpt ook in de PR van de fotonica zelf. En dat is misschien wel het hardste nodig nu. Ik schat dat 97% van de doelgroepen van deze technologie zelf nog niet eens weet dat ze doelgroep zijn. Ik ben er van overtuigd dat er bijvoorbeeld voor veel mkb’ers gigantische mogelijkheden zijn waar ze nu nog geen weet van hebben. Genoeg reden dus om te komen luisteren.”
Het evenement op High Tech Campus Eindhoven kent vier hoofdonderwerpen:
- Demonstreren van de brede reeks toepassingen voor fotonica in het volgende decennium. Het belang van de fotonicabusiness neemt toe in sectoren zoals ‘big data’-toepassingen, sensors, medische diagnostiek, spectroscopie met hoge nauwkeurigheid en defensie.
- Eer betonen aan het pionierswerk onder aanvoering van de Technische Universiteit Eindhoven en het internationale Jeppix ecosysteem, in zowel het ontwerpen als de productie van Photonics Integrated Circuits. Dit heeft het productieproces van fotonicachips voor de wereld gedemocratiseerd, wat zorgt voor een ongeveer 20-voudige kostenverlaging voor het maken van prototypes.
- Markeren van de productiestart van de commerciële indiumfosfide chip in een “fabriek” op High Tech Campus Eindhoven op een manier die de toegangskosten voor jonge fotonicabedrijven drastisch vermindert.
- Uitleggen waarom het via strategische investeringen versnellen van deze bedrijfstak nu zo belangrijk is.
Het belang van fotonica
De technologie van Integrated Photonics verplaatst communicatie naar het tijdperk van de terabits door zowel de datacapaciteit als de datatransmissiesnelheid drastisch te verhogen. Zij verlaagt tegelijkertijd zowel de kooldioxide-uitstoot van het internet als de totale kosten per bit. De fotonicatechnologie is belangrijk voor het opheffen van de huidige beperkingen van elektronica in computers via volledig optische berekeningen of zelfs quantumcomputing. Dit is belangrijk voor het laten werken van spannende nieuwe toepassingen die iedereen al wel kent, zoals streaming video, social media, cloudcomputing en ‘voice over IP’: fotonica biedt de meest energie-efficiënte technologie voor een schaalvergroting van elk deze diensten.
Ook helpt fotonica een revolutie teweeg te brengen in medische en luchtvaarttoepassingen, zoals het ontwikkelen van ‘naaldloze’ technologieën voor het bewaken van de bloedsuikerspiegel van diabetespatiënten en piepkleine camera’s, kleiner dan pillen, die door bloedvaten kunnen reizen. Sensortoepassingen in slimme energienetwerken, in vliegtuigvleugels, intelligente gebouwen en industriële procesbesturing zullen aanzienlijk bijdragen aan een efficiënter gebruik van grondstoffen en aan het voldoen aan de huidige milieu-uitdagingen. Fotonica wordt ook belangrijk in defensiesystemen en grensbewaking (infraroodcamera’s, cryptografie en beeldvorming op afstand).
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
