В проучване на фотонната индустрия Международното дружество за оптично инженерство (SPIE) стигна до заключението: четири държави - Китай, САЩ, Германия и Япония, произвеждат близо 75% от световните фотонни компоненти. А Канада, със своята дълбока база от изследователски и индустриални възможности, продължава да се състезава за глобален пазарен дял в тази област.
С географска площ от 9 984 670 квадратни километра Канада е на второ място след Русия и Антарктика. За разлика от Литва, която е известна със своята „малка, но красива“ индустрия за ултрабързи лазерни технологии, Канада изглежда силна в различни области на фотониката - както по отношение на изследователски възможности и инфраструктура, така и по отношение на индустриално-академична клъстерна дейност.
Според Canadian Photonics Society (CPC) страната може да се похвали с повече от 400 компании в тази област, в които работят общо повече от 20 000 души и генерират приблизително 4,6 милиарда долара годишен приход за страната. Той има среден темп на растеж от 10% в тази област и изнася 65% от продуктите, които разработва, на световния пазар. Няма нищо лошо, когато става въпрос за изследователски възможности, с повече от дузина изследователски институции, фокусирани върху участието в изследванията на фотониката.
Индустрията на фотониката има дълга традиция в тази страна и представлява много активна предприемаческа сцена.
Според статистически данни, събрани от минали данни, Канада играе пионерска роля в глобалната област на фотониката през последните 60 години. Например, Bell Northern Research инсталира първата оптична мрежа през 1976 г., като по този начин постигна значителен напредък въз основа на десетилетие на изследване на оптичните влакна. Това изследване по-късно породи легендарна отделна компания, която бързо се превърна в глобален играч в телекомуникационната индустрия: Nortel Networks Corporation.
Nortel Networks е канадско „национално съкровище“ – въпреки че беше разпуснато в дълъг процес на фалит, започнал през 2009 г., нейното технологично наследство и начин на мислене продължават да оказват дълбоко влияние върху екологията на канадската оптоелектронна индустрия: днес в канадската оптоелектронна индустрия , е възможно да се намери компания, която има значително влияние върху индустрията. Канадската оптоелектронна индустрия може да бъде открита в редица малки и средни предприятия (МСП), които имат своите корени в ерата на Nortel.
В допълнение към тези малки и средни предприятия, областта на фотониката в Канада се поддържа от пълна екосистема от университети, изследователски институции, местни и международни доставчици и партньорски компании. Тази екосистема е особено активна между Квебек и Отава и осигурява силна подкрепа за изследванията и развитието на фотониката в Канада.
Онтарио е известен с биофотониката, докато Квебек е известен със сензорите. Регионът на Отава, традиционно центърът на фотоникната индустрия на Онтарио, е дом на добре известни комуникационни компании като Nortel, JDS Uniphase, Cisco и Alcatel-Lucent Canada. Фотонната индустрия в Квебек е доминирана от малки и средни компании, които са много разнообразни и покриват много области на приложение.
Жива научна и предприемаческа сцена
Без значение от какъв ъгъл или ниво го гледате, едно е ясно – канадската фотонна индустрия не само има дълга традиция, но също така има силен фокус върху бъдещето.
Всъщност канадците отдавна свързват лазерите с оптичните влакна. От края на 60-те години на миналия век канадските изследвания и промишлеността са допринесли значително за революцията в телекомуникациите, базирани на влакна и лазери. Заслужава да се отбележи, че първият в света CO2 лазер също произхожда от Квебек, Канада. в края на 60-те години на миналия век Jacques A. Beaulieu изобретява високомощния газов лазер или накратко CO2 TEA лазер, който възбужда хоризонтално при атмосферно налягане. Това изобретение не само демонстрира лидерството на Канада в лазерната технология, но също така предостави важен инструмент и платформа за последващи изследвания на фотониката.
В Квебек изследванията в областта на фотониката се следват и подкрепят широко: провеждат се в Националния институт по оптика на Канада (INO), Центъра за оптика, фотоника и светлина (COPL) в Университета Лавал, Центъра за изследвания и др. de Développement de la Défense (DRDC) и в осем други университета, разположени в региона на Квебек.
Тези институти не само обучават следващото поколение учени, те също разширяват границите на научните изследвания и пораждат множество стартиращи фирми – една трета от 220-те компании, участващи във фотонната индустрия в Квебек, са на по-малко от 10 години. Тези 220+ компании от своя страна представляват 50% от фотонната индустрия в Канада, всяка от които предоставя фотонни приложения в 3-4 различни индустрии.
Някои от водещите компании за фотоника в Канада
През март 2022 г. канадското правителство инвестира 240 милиона канадски долара (187 милиона долара), за да стимулира сектора на полупроводниците и фотониката в страната, надявайки се да подобри позицията си на световния пазар. Това се превърна в ключова точка в развитието на неговата фотоника.
Днес в областта на фотониката в Канада, в допълнение към фотоникните системи, интегрираните фотонни компоненти и специалните влакна, средната инфрачервена лазерна технология е една от технологиите, които привличат много внимание. Стартъпи като LumIR Lasers, основани през 2019 г. с ясни и амбициозни цели, са посветени на демократизирането на средната инфрачервена технология, както и на осъществяването на нова лазерна революция във всички индустриални сектори.
Femtum, от друга страна, компания, отделена от Центъра за оптика, фотоника и лазери на университета Лавал през 2017 г., също планира да разработи лазери със средни инфрачервени влакна в диапазон на дължина на вълната от 2.8-3.5 микрона, с импулсни лазери, способни на нова прецизна обработка на неметални материали, като моделиране на тънък слой или обработка на полимери и полупроводници, за подобряване на производството на високотехнологични производствени индустрии, като производителност на полупроводници и възвръщаемост на инвестициите.
OPTONIQUE Клъстер
В страна с толкова обширно географско пространство формирането на промишлени клъстери е естествено развитие.
Павилионът по оптика и фотоника (POP), който отвори врати през 2006 г. в университета Лавал в град Квебек, е дом на Центъра за оптика, фотоника и лазери и служи като административен офис на Канадския институт за фотонни иновации.
Quebec Photonics Network (QPN), организация с нестопанска цел за развитие на фотониката, служи като мрежа и информационен център, посветен на обединяването на компании, правителствени отдели и организации, участващи в индустрията на фотониката в региона.
Центърът за оптика, фотоника и лазери (COPL) е най-големият канадски университетски изследователски център по оптика/фотоника.
Клъстерът OPTONIQUE Quebec, създаден през 2017 г., също се превърна в ключов възел в развитието на индустрията на фотониката в Канада. Клъстерът обединява участници от различни области, включително стартиращи фирми, МСП, мултинационални компании, изследователски институции и университети, и изгражда мрежа за подкрепа на стартиращи фирми, за да преминат от академичните среди към пазара. Много млади компании са преминали успешно от фазата на стартиране към фазата на мащабиране и са се утвърдили на международния пазар.
Средно две трети от продажбите на компаниите членове на клъстера OPTONIQUE идват от износ. Квебек и Канада имат впечатляваща мрежа от търговски офиси по целия свят, като например в Мюнхен и Берлин, Германия.
Клъстерът OPTONIQUE редовно излага своите продукти на търговски панаири като LASER World of PHOTONICS в Мюнхен, Германия, със специален раздел, посветен на Канада. За международните стартиращи фирми има дори програми, които им позволяват да се интегрират с академични инкубатори, като инкубатори и педали за газ, фокусирани изключително върху фотонни и квантови технологии - като Quantino.
Канадски център за производство на фотоника (CPFC)
CPFC е чисто III-V леярна за полупроводници, управлявана от Националния изследователски съвет на Канада, с най-съвременни технологии за производство и измерване.
В отговор на предизвикателството на канадското правителство за полупроводници и програмата за съживяване на CPFC, CPFC предоставя експертен опит и инфраструктура на компании и изследователски институции и редовно предприема международни проекти за сътрудничество.
Екипът на CPFC, единствената публично управлявана леярна за полупроводникови съединения в Северна Америка, е специализирана в проектирането и производството на устройства, направени от индиев фосфид (InP), галиев арсенид (GaAs), галиев нитрид (GaN) и други материали. Нейните услуги включват също проектиране и производство на фотонни интегрални схеми (PIC) и дискретни фотонни устройства, включително лазери (DFB/BHET), детектори, усилватели и модулатори. cPFC поддържа библиотека от валидирани референтни дизайни, включително произведени реализации, от които могат да се използват нови вериги на процеси.
Консорциум на канадската фотонна индустрия (CPIC)
Консорциумът на канадската фотонна индустрия (CPIC) е ориентирана към бизнеса организация за обмен на фотоника, която обхваща цялата верига на стойността от изследователи до компании за фотоника и крайни потребители. Неговата мисия е да осигури мрежа от крайни потребители, фотонни индустрии, университети и институции с цел ускоряване на растежа на канадската индустрия чрез фотоника.
Правителството на Канада в момента подкрепя развитието на три иновационни центъра, фокусирани върху (1) квантови технологии за комуникации, сензорни технологии или компютри, (2) полупроводници и цифрови технологии и (3) батерии и чисти технологии. Във всички тези области стартиращи компании, МСП и големи корпорации активно популяризират и позиционират фотонни решения. Тези центрове улесняват финансирането и рисковия капитал за стартиращи фирми, активни в горните области.
С повече от 400 компании за фотоника, как Канада може да „разшири екосистемата“?
(Източник: Canadian Photonics Consortium; Графика: Wikipedia-Laser)
Образование и обучение по оптика в Канада
Много канадски университети имат групи или центрове по фотоника. Algonquin College в Отава предлага програми за диплома и бакалавърска степен, докато студентите от университета Laval могат да получат магистърска степен по биофотоника. Университетът Макмастър в Хамилтън, Онтарио, има бакалавърска степен по приложно инженерство във фотониката, а Университетът на Ватерло във Ватерло, Онтарио, предлага образователни сертификати за специалисти по фотоника. Brock College в Сейнт Катаринс, Онтарио дори предлага диплома за дипломиране по лазери.
В световен мащаб фотониката е област, която като цяло е измъчвана от липса на обучени инженери и техници. CPC казва, че същото важи и за Канада: „Няма много излагане на фотоника за учениците в началните и средните училища, освен университетското образование. "
Преведено с www.DeepL.com/Translator (безплатна версия)
