انجمن بینالمللی مهندسی نوری (SPIE) در مطالعهای بر روی صنعت فوتونیک به این نتیجه رسیده است: چهار کشور چین، ایالات متحده، آلمان و ژاپن، نزدیک به 75 درصد از اجزای فوتونیک جهان را تولید میکنند. و کانادا با پایگاه عمیق تحقیقات و قابلیت های صنعتی خود، همچنان به رقابت برای سهم بازار جهانی در این زمینه ادامه می دهد.
با مساحت جغرافیایی 9984670 کیلومتر مربع، کانادا پس از روسیه و قطب جنوب در رتبه دوم قرار دارد. برخلاف لیتوانی، که به دلیل صنعت فناوری لیزر فوق سریع "کوچک اما زیبا" شناخته شده است، به نظر می رسد کانادا در زمینه های مختلف فوتونیک قوی است - هم از نظر قابلیت های تحقیقاتی و زیرساخت، و هم از نظر فعالیت خوشه های صنعتی-آکادمیک.
طبق گزارش انجمن فوتونیک کانادا (CPC)، این کشور دارای بیش از 400 شرکت در این زمینه است که در مجموع بیش از 20،000 نفر را استخدام کرده و تقریباً 4.6 میلیارد دلار درآمد سالانه برای کشور ایجاد می کند. متوسط رشد 10 درصدی در این زمینه دارد و 65 درصد محصولات تولیدی خود را به بازار جهانی صادر می کند. وقتی صحبت از قابلیتهای تحقیقاتی به میان میآید، با بیش از دوازده موسسه تحقیقاتی که بر مشارکت در تحقیقات فوتونیک متمرکز شدهاند، بیاهمیت نیست.
صنعت فوتونیک در این کشور دارای سنت طولانی است و صحنه کارآفرینی بسیار فعالی را ارائه می دهد.
طبق آمار جمع آوری شده از داده های گذشته، کانادا در 60 سال گذشته نقشی پیشرو در زمینه فوتونیک جهانی ایفا کرده است. به عنوان مثال، Bell Northern Research اولین شبکه فیبر نوری را در سال 1976 نصب کرد، بنابراین پیشرفت قابل توجهی بر اساس یک دهه تحقیق در زمینه فیبرهای نوری داشت. این تحقیق بعداً یک شرکت افسانهای را ایجاد کرد که به سرعت به یک بازیگر جهانی در صنعت ارتباطات راه دور تبدیل شد: شرکت شبکههای نورتل.
Nortel Networks یک "گنجینه ملی" کانادایی است - اگرچه در یک فرآیند ورشکستگی طولانی که در سال 2009 آغاز شد منحل شد، میراث تکنولوژیکی و طرز فکر آن همچنان تاثیر عمیقی بر محیط زیست صنعت اپتوالکترونیک کانادا دارد: امروزه در صنعت اپتوالکترونیک کانادا. ، می توان شرکتی را پیدا کرد که تأثیر بسزایی در صنعت داشته باشد. صنعت اپتوالکترونیک کانادا را می توان در تعدادی از شرکت های کوچک و متوسط (SMEs) یافت که ریشه در عصر نورتل دارند.
علاوه بر این شرکتهای کوچک و متوسط، رشته فوتونیک در کانادا توسط اکوسیستم کاملی از دانشگاهها، مؤسسات تحقیقاتی، تأمینکنندگان داخلی و بینالمللی و شرکتهای همکار پشتیبانی میشود. این اکوسیستم به ویژه بین کبک و اتاوا فعال است و پشتیبانی قوی برای تحقیق و توسعه فوتونیک در کانادا فراهم می کند.
انتاریو به دلیل بیوفوتونیکی شناخته شده است، در حالی که کبک به حسگر معروف است. منطقه اتاوا که به طور سنتی مرکز صنعت فوتونیک انتاریو است، محل استقرار شرکتهای ارتباطی معروفی مانند Nortel، JDS Uniphase، Cisco و Alcatel-Lucent Canada است. صنعت فوتونیک در کبک تحت سلطه شرکت های کوچک و متوسط است که بسیار متنوع هستند و حوزه های کاربردی بسیاری را پوشش می دهند.
یک صحنه علمی و کارآفرینی پر جنب و جوش
مهم نیست از چه زاویه یا سطحی به آن نگاه کنید، یک چیز واضح است - صنعت فوتونیک کانادا نه تنها سنت طولانی دارد، بلکه تمرکز زیادی بر آینده دارد.
در واقع، کاناداییها مدتهاست لیزر را با فیبرهای نوری مرتبط میدانند. از اواخر دهه 1960، تحقیقات و صنعت کانادا سهم قابل توجهی در انقلاب ارتباطات راه دور مبتنی بر فیبر و لیزر داشته است. شایان ذکر است که اولین لیزر CO2 جهان نیز در کبک کانادا تولید شد. در اواخر دهه 1960، Jacques A. Beaulieu لیزر گازی پرقدرت یا به اختصار لیزر CO2 TEA را اختراع کرد که به صورت افقی در فشار اتمسفر تحریک می شود. این اختراع نه تنها رهبری کانادا را در فناوری لیزر نشان داد، بلکه ابزار و بستر مهمی برای تحقیقات بعدی فوتونیک فراهم کرد.
در کبک، تحقیقات فوتونیک به طور گسترده دنبال و پشتیبانی میشود: این تحقیقات در مؤسسه ملی اپتیک کانادا (INO)، مرکز اپتیک، د Photonique et de Lumière (COPL) در دانشگاه لاوال، مرکز د Recherche et انجام میشود. توسعه دفاعی (DRDC)، و در هشت دانشگاه دیگر واقع در منطقه کبک.
این موسسات نه تنها نسل بعدی دانشمندان را آموزش میدهند، بلکه مرزهای تحقیقاتی را نیز پیش میبرند و استارتآپهای متعددی را ایجاد میکنند - یک سوم از 220 شرکت درگیر در صنعت فوتونیک در کبک کمتر از 10 سال سن دارند. این 220+ شرکت ها به نوبه خود 50 درصد از صنعت فوتونیک در کانادا را تشکیل می دهند که هر کدام کاربردهای فوتونیک را در 3-4 صنایع مختلف ارائه می دهند.
برخی از شرکت های برجسته فوتونیک در کانادا
در مارس 2022، دولت کانادا 240 میلیون دلار کانادا (187 میلیون دلار) برای تقویت بخش نیمه هادی و فوتونیک این کشور سرمایه گذاری کرد، به این امید که موقعیت خود را در بازار جهانی بهبود بخشد. این یک نقطه توسعه کلیدی در توسعه فوتونیک آن شد.
امروزه در زمینه فوتونیک در کانادا علاوه بر سیستم های فوتونیک، اجزای فوتونیک یکپارچه و الیاف تخصصی، فناوری لیزر مادون قرمز میانی یکی از فناوری هایی است که بسیار مورد توجه قرار گرفته است. استارتآپهایی مانند LumIR Lasers که در سال 2019 با اهداف روشن و جاهطلبانه تأسیس شدند، به دموکراسیسازی فناوری مادون قرمز میانی و همچنین ایجاد انقلاب لیزری جدید در تمام بخشهای صنعتی اختصاص دارند.
از سوی دیگر، Femtum، یک شرکت از مرکز اپتیک، فوتونیک و لیزر دانشگاه لاوال در سال 2017، همچنین در حال برنامه ریزی برای توسعه لیزرهای فیبر مادون قرمز متوسط در محدوده طول موج 2.{3}}.5 میکرون است. با لیزرهای پالسی که قادر به ماشینکاری دقیق جدید مواد غیر فلزی، مانند الگوسازی لایه نازک یا ماشینکاری پلیمری و نیمه هادی هستند، برای بهبود تولید صنایع تولیدی با تکنولوژی بالا مانند توان عملیاتی نیمه هادی ها و بازگشت سرمایه.
خوشه OPTONIQUE
در کشوری با چنین فضای جغرافیایی وسیع، تشکیل خوشه های صنعتی یک پیشرفت طبیعی است.
پاویون اپتیک و فوتونیک (POP) که در سال 2006 در دانشگاه لاوال در شهر کبک افتتاح شد، مرکز اپتیک، فوتونیک و لیزر است و به عنوان دفتر اداری موسسه کانادایی نوآوری فوتونیک عمل می کند.
شبکه فوتونیک کبک (QPN)، یک سازمان غیرانتفاعی پیشرفت فوتونیک، به عنوان یک مرکز شبکه و اطلاعات اختصاص داده شده برای گرد هم آوردن شرکتها، ادارات دولتی و سازمانهای درگیر در صنعت فوتونیک در منطقه عمل میکند.
مرکز اپتیک، فوتونیک و لیزر (COPL) بزرگترین مرکز تحقیقاتی دانشگاهی کانادا در زمینه اپتیک/فوتونیک است.
خوشه OPTONIQUE کبک که در سال 2017 تأسیس شد، همچنین به یک گره کلیدی در توسعه صنعت فوتونیک در کانادا تبدیل شده است. این خوشه شرکتکنندگانی را از حوزههای مختلف از جمله استارتآپها، شرکتهای کوچک و متوسط، شرکتهای چندملیتی، مؤسسات تحقیقاتی و دانشگاهها گرد هم میآورد و یک شبکه پشتیبانی برای حرکت استارتآپها از دانشگاه به بازار ایجاد میکند. بسیاری از شرکتهای جوان با موفقیت از مرحله راهاندازی به مرحله افزایش یافتهاند و خود را در بازار بینالمللی تثبیت کردهاند.
به طور متوسط، دو سوم از فروش شرکت های عضو خوشه OPTONIQUE از صادرات حاصل می شود. کبک و کانادا دارای شبکه قابل توجهی از دفاتر تجاری در سراسر جهان هستند، مانند مونیخ و برلین، آلمان.
خوشه OPTONIQUE به طور منظم محصولات خود را در نمایشگاههای تجاری مانند LASER World of PHOTONICS در مونیخ، آلمان، با بخش ویژهای که به کانادا اختصاص دارد، به نمایش میگذارد. برای استارتآپهای بینالمللی، حتی برنامههایی وجود دارد که به آنها اجازه میدهد با انکوباتورهای مرتبط با آکادمیک ادغام شوند، مانند انکوباتورها و پدالهای گاز که منحصراً بر روی فناوریهای فوتونیک و کوانتومی متمرکز هستند - مانند Quantino.
مرکز ساخت فوتونیک کانادا (CPFC)
CPFC یک ریخته گری نیمه هادی خالص III-V است که توسط شورای تحقیقات ملی کانادا اداره می شود و دارای پیشرفته ترین فناوری های ساخت و اندازه گیری است.
CPFC در پاسخ به چالش چالش نیمه هادی دولت کانادا و برنامه احیای CPFC، تخصص و زیرساخت را برای شرکت ها و موسسات تحقیقاتی فراهم می کند و به طور منظم پروژه های مشترک بین المللی را انجام می دهد.
تیم CPFC، تنها کارخانه ریختهگری نیمهرسانای ترکیبی خالص بازی در آمریکای شمالی، در طراحی و ساخت دستگاههای ساختهشده از فسفید ایندیم (InP)، آرسنید گالیم (GaAs)، نیترید گالیم (GaN) و مواد دیگر تخصص دارد. خدمات آن همچنین شامل طراحی و ساخت مدارهای مجتمع فوتونیک (PIC) و دستگاههای فوتونیک گسسته، از جمله لیزرها (DFBs/BHET)، آشکارسازها، تقویتکنندهها و تعدیلکنندهها است. cPFC کتابخانهای از طرحهای مرجع معتبر، از جمله پیادهسازیهای ساخته شده، نگهداری میکند که میتوان از زنجیرههای فرآیند جدید بهرهبرداری کرد.
کنسرسیوم صنعت فوتونیک کانادا (CPIC)
کنسرسیوم صنعت فوتونیک کانادا (CPIC) یک سازمان تبادل فوتونیک مبتنی بر تجارت است که کل زنجیره ارزش از محققان گرفته تا شرکتهای فوتونیک و کاربران نهایی را پوشش میدهد. ماموریت آن ارائه شبکه ای از کاربران نهایی، صنایع فوتونیک، دانشگاه ها و موسسات با هدف تسریع رشد صنعت کانادا از طریق فوتونیک است.
دولت کانادا در حال حاضر از توسعه سه مرکز نوآوری با تمرکز بر (1) فناوری های کوانتومی برای ارتباطات، فناوری های حسگر یا محاسبات، (2) نیمه هادی ها و فناوری های دیجیتال، و (3) باتری ها و فناوری های پاک حمایت می کند. در تمام این زمینه ها، استارت آپ ها، شرکت های کوچک و متوسط و شرکت های بزرگ به طور فعال راه حل های فوتونیک را ترویج و موقعیت یابی می کنند. این مراکز تامین مالی و سرمایه گذاری خطرپذیر را برای استارتاپ های فعال در زمینه های فوق تسهیل می کنند.
با بیش از 400 شرکت فوتونیک، کانادا چگونه می تواند "اکوسیستم" را رشد دهد؟
(منبع: Canadian Photonics Consortium; Graphic: Wikipedia-Laser)
آموزش اپتیک و آموزش مهارت در کانادا
بسیاری از دانشگاه های کانادا دارای گروه ها یا مراکز فوتونیک هستند. کالج Algonquin در اتاوا برنامه های دیپلم و لیسانس را ارائه می دهد، در حالی که دانشجویان دانشگاه لاوال می توانند مدرک کارشناسی ارشد خود را در بیو فوتونیک دریافت کنند. دانشگاه مک مستر در همیلتون، انتاریو، دارای مدرک لیسانس در مهندسی کاربردی در فوتونیک است، و دانشگاه واترلو در واترلو، انتاریو، گواهی های آموزشی را برای متخصصان فوتونیک ارائه می دهد. کالج براک در سنت کاترینز، انتاریو حتی مدرک فارغ التحصیلی در لیزر ارائه می دهد.
در سطح جهانی، فوتونیک رشتهای است که عموماً با کمبود مهندسان و تکنسینهای آموزش دیده مواجه بوده است. CPC میگوید که در کانادا نیز همین امر صادق است: «بهجز تحصیلات دانشگاهی، دانشآموزان مدارس ابتدایی و متوسطه در معرض فوتونیک قرار ندارند. "
ترجمه شده با www.DeepL.com/Translator (نسخه رایگان)
