포토닉스란 무엇인가?

포토닉스 정의

포토닉스는 광파의 물리학입니다. 빛의 생성, 감지 및 조작 뒤에 숨겨진 과학을 다룹니다.

빛은 파동-입자 이중성으로 알려진 이중성을 가집니다. 이는 빛이 연속적인 전자기파와 입자(광자)의 특성을 모두 가진다는 것을 의미합니다. 빛이 파동으로 행동하는지 입자로 행동하는지는 관찰 중인 상호작용의 종류에 따라 달라집니다. 예를 들어, 렌즈를 통해 굴절되거나 조리개 가장자리에서 회절되는 빛은 파동의 특성을 나타냅니다. 레이저 다이오드 또는 전하결합소자(CCD) 검출기와 같은 고체 소자에 의해 생성되거나 흡수되는 빛은 빛의 입자 특성을 나타냅니다.

광학과 광자학의 차이점은 무엇인가?

광학은 빛의 연구와 관련된 광범위한 주제를 다루는 물리학의 일반적인 분야입니다. 광학에는 기하 광학, 물리 광학, 양자 광학 등의 하위 분야가 포함됩니다. 광자학은 광학 분야의 하위 집합입니다.

기하 광학은 때때로 고전 광학이라고도 불리며, 주로 렌즈, 거울, 프리즘과 같은 장치를 사용하여 빛을 조작하는 것과 관련이 있습니다. 기하 광학에서는 광선 근사를 사용하여 빛을 모델링합니다. 광선 근사에서 빛의 파면은 광선의 집합으로 근사되며, 각 광선은 빛의 파면에 수직이고 시스템을 통한 에너지 흐름을 나타냅니다. 기하 광학의 일반적인 응용 분야는 카메라용 결상 렌즈 설계입니다.

물리 광학은 빛의 파동적 특성이 지배적인 빛의 연구입니다. 물리 광학에서는 간섭 및 회절 효과를 고려해야 하므로 광선 근사가 유효하지 않습니다. 물리 광학은 빛의 입자적 특성으로 인한 효과를 포함하지 않는 경향이 있습니다. 물리 광학의 일반적인 응용 분야는 홀로그램 이미지 제작입니다.

양자 광학은 빛의 입자적 또는 양자적 특성이 중요한 빛 현상에 대한 연구입니다. 양자 광학과 광자학은 밀접하게 관련되어 있지만, 양자 광학은 더 이론적인 경향이 있고 광자학은 실제 응용 분야 설계에 더 중점을 둡니다. 양자 광학의 일반적인 연구 분야는 LED 내부의 p-n 접합에서 빛 생성 물리학에 대한 이론적 연구입니다.

오늘날 광자학이 우리에게 중요한 이유는 무엇입니까?

우리는 광자학 혁명의 시작점에 있습니다. 광자 장치는 일상생활에서 어디에나 존재하지만 종종 눈에 띄지 않습니다. LED 및 레이저 다이오드와 같은 광원은 빛을 생성해야 하는 수많은 응용 분야에 적용되었습니다. 이러한 장치는 비교적 저렴하고, 매우 가볍고 작으며, 긴 사용 수명을 가진 견고한 특성을 가집니다. 또한, 이러한 고체 광원은 기존 광원에 비해 열을 덜 발생시키고 전력을 덜 필요로 합니다. LED는 상당한 에너지 및 교체 비용 절감 효과로 인해 대체 광원 기술로 널리 배포되고 있습니다.

광자학은 고속 데이터 통신, 고급 감지 및 이미징 응용 분야를 위한 장치, 시스템 및 집적 회로를 설계하고 제조할 수 있는 성장하는 기회를 나타냅니다. 광자 기술은 데이터 전송을 위한 전력 소비 감소와 여러 영역에서 초고감도 감지 기능을 통해 몇 배나 빠른 속도 향상을 약속합니다.

실제 적용되는 포토닉스 애플리케이션에는 어떤 것들이 있습니까?

포토닉스 장치는 매우 광범위한 응용 분야를 가집니다. 통신은 가정용 인터넷에서도 인터넷 통신의 용량과 속도를 크게 향상시키는 광섬유 네트워크를 위한 포토닉스 장치에 크게 의존합니다.

저렴하고 강력한 LED의 출현은 조명 분야를 변화시켰습니다. LED는 고품질의 유연한 조명 솔루션을 제공하면서 전력 소비를 줄입니다. 이제 의료에서 산업에 이르는 응용 분야에서 고체 레이저를 찾을 수 있습니다. 휴대폰 카메라, 바코드 스캐너, 프린터, DVD 플레이어, 자동차 센서와 같은 다양한 장치에서 가볍고 컴팩트한 광 센서를 사용합니다. 마지막으로, 새롭게 부상하는 포토닉 컴퓨팅 분야는 기존의 전자 기반 인쇄 회로 기판 및 집적 회로를 광전자 회로로 보완하거나 대체하는 것을 목표로 하고 있습니다.

광자 엔지니어는 무엇을 하는가?

포토닉스 엔지니어는 광범위한 응용 분야에 사용되는 포토닉스 장치, 회로 및 시스템을 설계합니다. 포토닉 설계 문제의 복잡성으로 인해 포토닉스 엔지니어는 양자 및 물리 광학, 그리고 종종 기하 광학에 대한 철저한 이해를 갖추어야 합니다. 이 작업은 창의적이고 까다롭습니다. 포토닉스 엔지니어는 최신 연구 및 기술을 따라잡고 제조 가능성의 한계에 대해 잘 숙지해야 합니다.

포토닉스 장치의 효과적인 설계는 빛의 동작 모델링에 사용되는 특수 소프트웨어 도구의 사용을 필요로 합니다. 포토닉스 엔지니어는 이러한 도구를 사용하여 설계 중인 시스템의 가상 프로토타입을 구축하고, 소프트웨어에 내장된 시뮬레이션 도구를 사용하여 장치와 상호작용하는 빛의 동작을 분석합니다. 그런 다음 엔지니어는 구축 가능한 패키지에서 원하는 성능을 달성하도록 설계를 최적화합니다.

키사이트는 포토닉스를 위해 어떤 소프트웨어 솔루션을 제공합니까?

키사이트는 포토닉 장치, 시스템 및 집적 회로의 설계, 분석, 레이아웃 및 검증을 지원하는 완벽한 솔루션 포트폴리오를 제공합니다.

이 도구는 추가 광학 및 반도체 설계 도구와 통합되어 다중 도메인 공동 시뮬레이션을 가속화합니다. 예를 들어, 나노 텍스처 광학 구조의 엄격한 모델링 및 회절 분석을 위해 키사이트 광학 설계 도구, 특히 CODE V 및 LightTools  간의 상호 운용성을 사용하십시오.