I en studie om fotonikindustrin har International Society for Optical Engineering (SPIE) kommit till en slutsats: fyra länder - Kina, USA, Tyskland och Japan, produktion av nästan 75% av världens fotoniska komponenter. Och Kanada, med sin djupa bas av forsknings- och industriell kapacitet, fortsätter att konkurrera om globala marknadsandelar inom detta område.
Med ett geografiskt område på 9 984 670 kvadratkilometer är Kanada näst efter Ryssland och Antarktis. Till skillnad från Litauen, som är känt för sin "liten men vackra" ultrasnabba laserteknikindustri, verkar Kanada vara stark inom en mängd olika fotonikområden – både vad gäller forskningskapacitet och infrastruktur, såväl som industriakademisk klusteraktivitet.
Enligt Canadian Photonics Society (CPC) har landet mer än 400 företag inom detta område, som sysselsätter mer än 20,000 personer totalt och genererar cirka 4,6 miljarder USD i årliga intäkter för landet. Den har en genomsnittlig tillväxttakt på 10 % inom detta område och exporterar 65 % av de produkter den utvecklar till den globala marknaden. Det är ingen slarv när det kommer till forskningskapacitet, med mer än ett dussin forskningsinstitutioner fokuserade på att delta i fotonikforskning.
Fotonikbranschen har en lång tradition i detta land och presenterar en mycket aktiv entreprenörsscen.
Enligt statistik sammanställd från tidigare data har Kanada spelat en pionjärroll inom det globala fotonikområdet under de senaste 60 åren. Till exempel installerade Bell Northern Research det första fiberoptiska nätverket 1976, vilket gjorde betydande framsteg baserat på ett decennium av forskning om optiska fibrer. Denna forskning skapade senare ett legendariskt spin-off-företag som snabbt utvecklades till en global aktör inom telekommunikationsindustrin: Nortel Networks Corporation.
Nortel Networks är en kanadensisk "nationell skatt" - även om den upplöstes i en långvarig konkursprocess som började 2009, fortsätter dess tekniska arv och tankesätt att ha en djupgående inverkan på ekologin i Kanadas optoelektronikindustri: idag, i den kanadensiska optoelektronikindustrin , är det möjligt att hitta ett företag som har en betydande inverkan på branschen. Kanadas optoelektronikindustri finns i ett antal små och medelstora företag (SMF) som har sina rötter i Nortel-eran.
Utöver dessa små och medelstora företag stöds fotonikområdet i Kanada av ett komplett ekosystem av universitet, forskningsinstitutioner, inhemska och internationella leverantörer och partnerföretag. Detta ekosystem är särskilt aktivt mellan Quebec och Ottawa och ger starkt stöd för fotonikforskning och utveckling i Kanada.
Ontario är känt för biofotonik, medan Quebec är känt för avkänning. Ottawa-regionen, traditionellt centrum för Ontarios fotonikindustri, är hem för välkända kommunikationsföretag som Nortel, JDS Uniphase, Cisco och Alcatel-Lucent Canada. Fotonikindustrin i Quebec domineras av små och medelstora företag som är mycket olika och täcker många applikationsområden.
En levande vetenskaps- och entreprenörsscen
Oavsett vilken vinkel eller nivå du tittar på det från, är en sak klar – den kanadensiska fotonikindustrin har inte bara en lång tradition, den har också ett starkt fokus på framtiden.
Faktum är att kanadensare länge har förknippat lasrar med optiska fibrer. Sedan slutet av 1960-talet har kanadensisk forskning och industri gett betydande bidrag till den fiber- och laserbaserade telekommunikationsrevolutionen. Det är värt att notera att världens första CO2-laser också har sitt ursprung i Quebec, Kanada. i slutet av 1960-talet uppfann Jacques A. Beaulieu högeffektsgaslasern, eller CO2 TEA-lasern, förkortat, som exciterar horisontellt vid atmosfärstryck. Denna uppfinning visade inte bara Kanadas ledarskap inom laserteknik, utan gav också ett viktigt verktyg och plattform för efterföljande fotonikforskning.
I Québec följs och stöds fotonikforskning brett: den utförs vid National Institute of Optics of Canada (INO), Centre d'Optique, de Photonique et de Lumière (COPL) vid Université Laval, Centre de Recherche et de Développement de la Défense (DRDC), och vid åtta andra universitet i Québec-regionen.
Dessa institut utbildar inte bara nästa generations forskare, de tänjer också på forskningens gränser och ger upphov till många nystartade företag - en tredjedel av de 220 företag som är involverade i fotonikindustrin i Quebec är mindre än 10 år gamla. Dessa 220+ företag står i sin tur för 50 % av fotonikindustrin i Kanada, och alla tillhandahåller fotonikapplikationer i 3-4 olika branscher.
Några av Kanadas ledande fotonikföretag
I mars 2022 investerade den kanadensiska regeringen 240 miljoner kanadensiska dollar (187 miljoner USD) för att stärka landets halvledar- och fotoniksektor, i hopp om att förbättra sin position på den globala marknaden. Detta blev en viktig utvecklingspunkt i utvecklingen av dess fotonik.
Idag, inom fotonikområdet i Kanada, förutom fotoniksystem, integrerade fotonikkomponenter och specialfibrer, är mellaninfraröd laserteknik en av de teknologier som får mycket uppmärksamhet. Nystartade företag som LumIR Lasers, som grundades 2019 med tydliga och ambitiösa mål, är dedikerade till demokratisering av mellaninfraröd teknologi, samt att åstadkomma en ny laserrevolution inom alla industrisektorer.
Femtum, å andra sidan, ett företag som startade Laval Universitys Center for Optics, Photonics and Lasers 2017, planerar också att utveckla mellaninfraröda fiberlasrar i våglängdsområdet 2.8-3,5 mikron, med pulsade lasrar som kan ny precisionsbearbetning av icke-metalliska material, såsom tunnfilmsmönster eller polymer- och halvledarbearbetning, för att förbättra tillverkningen av högteknologiska tillverkningsindustrier såsom halvledargenomströmning och avkastning på investeringar.
OPTONIQUE Cluster
I ett land med ett så stort geografiskt utrymme är bildandet av industrikluster en naturlig utveckling.
Pavilion of Optics and Photonics (POP), som öppnade 2006 vid Laval University i Quebec City, är hem för Center for Optics, Photonics and Lasers och fungerar som administrativt kontor för Canadian Institute for Photonic Innovation.
Quebec Photonics Network (QPN), en icke-vinstdrivande organisation för utveckling av fotonik, fungerar som ett nätverk och informationsnav dedikerat till att sammanföra företag, statliga myndigheter och organisationer som är involverade i fotonikindustrin i regionen.
Center for Optics, Photonics and Lasers (COPL) är Kanadas största universitetsforskningscenter inom optik/fotonik.
OPTONIQUE Quebec-klustret, etablerat 2017, har också blivit en nyckelnod i utvecklingen av fotonikindustrin i Kanada. Klustret samlar deltagare från olika områden, inklusive startups, små och medelstora företag, multinationella företag, forskningsinstitutioner och universitet, och konstruerar ett stödnätverk för startups att flytta från akademin till marknaden. Många unga företag har framgångsrikt gått över från startfasen till uppskalningsfasen och har etablerat sig på den internationella marknaden.
I genomsnitt kommer två tredjedelar av försäljningen från medlemsföretagen i OPTONIQUE-klustret från export. Quebec och Kanada har ett imponerande nätverk av handelskontor runt om i världen, som i München och Berlin, Tyskland.
OPTONIQUE-klustret ställer regelbundet ut sina produkter på mässor som LASER World of PHOTONICS i München, Tyskland, med en särskild avdelning tillägnad Kanada. För internationella startups finns det till och med program som låter dem integrera med akademiskt relaterade inkubatorer, såsom inkubatorer och gaspedaler som uteslutande fokuserar på fotonik- och kvantteknologier – som Quantino.
Canadian Photonics Fabrication Center (CPFC)
CPFC är ett rent III-V-halvledargjuteri, som drivs av National Research Council of Canada, med toppmodern tillverknings- och mätteknik.
Som svar på den kanadensiska regeringens Semiconductor Challenge Callout och CPFC Revitalization Program tillhandahåller CPFC expertis och infrastruktur till företag och forskningsinstitutioner, och genomför regelbundet internationella samarbetsprojekt.
CPFC-teamet, det enda offentligt drivna renspelade halvledargjuteriet i Nordamerika, är specialiserat på design och tillverkning av enheter tillverkade av indiumfosfid (InP), galliumarsenid (GaAs), galliumnitrid (GaN) och andra material. Dess tjänster inkluderar även design och tillverkning av fotoniska integrerade kretsar (PIC) och diskreta fotoniska enheter, inklusive lasrar (DFBs/BHETs), detektorer, förstärkare och modulatorer. cPFC upprätthåller ett bibliotek med validerade referensdesigner, inklusive tillverkade implementeringar, från vilka nya processkedjor kan utnyttjas.
Canadian Photonics Industry Consortium (CPIC)
Canadian Photonics Industry Consortium (CPIC) är en affärsdriven fotonikutbytesorganisation som täcker hela värdekedjan från forskare till fotonikföretag och slutanvändare. Dess uppdrag är att tillhandahålla ett nätverk av slutanvändare, fotonikindustrier, universitet och institutioner med målet att påskynda tillväxten av kanadensisk industri genom fotonik.
Kanadas regering stödjer för närvarande utvecklingen av tre innovationscentra som fokuserar på (1) kvantteknik för kommunikation, sensorteknik eller datoranvändning, (2) halvledare och digital teknik och (3) batterier och ren teknik. Inom alla dessa områden främjar och positionerar nystartade företag, små och medelstora företag och stora företag aktivt fotoniska lösningar. Dessa centra underlättar finansiering och riskkapital för startups verksamma inom ovanstående områden.
Med mer än 400 fotonikföretag, hur kan Kanada "odla ekosystemet"?
(Källa: Canadian Photonics Consortium; Grafik: Wikipedia-Laser)
Optikutbildning och färdighetsträning i Kanada
Många kanadensiska universitet har fotonikgrupper eller -centra. Algonquin College i Ottawa erbjuder diplom- och kandidatprogram, medan studenter vid Laval University kan få en magisterexamen i biofotonik. McMaster University i Hamilton, Ontario, har en kandidatexamen i tillämpad teknik inom fotonik, och University of Waterloo i Waterloo, Ontario, erbjuder utbildningscertifikat för fotonikproffs. Brock College i St. Catharines, Ontario erbjuder till och med ett examensbevis i laser.
Globalt sett är fotonik ett område som i allmänhet har plågats av brist på utbildade ingenjörer och tekniker. CPC säger att detsamma gäller i Kanada: "Det finns inte mycket exponering för fotonik för grund- och gymnasieelever, annat än universitetsutbildning. "
Översatt med www.DeepL.com/Translator (gratisversion)
