В исследовании индустрии фотоники Международное общество оптической инженерии (SPIE) пришло к выводу: в четырех странах — Китае, США, Германии и Японии — производится почти 75% мировых фотонных компонентов. А Канада, обладающая глубоким исследовательским и промышленным потенциалом, продолжает конкурировать за долю мирового рынка в этой области.
Канада с географической площадью 9 984 670 квадратных километров уступает только России и Антарктиде. В отличие от Литвы, которая известна своей «маленькой, но красивой» индустрией сверхбыстрых лазерных технологий, Канада, по-видимому, сильна в различных областях фотоники – как с точки зрения исследовательских возможностей и инфраструктуры, так и с точки зрения отраслево-академической кластерной деятельности.
По данным Канадского общества фотоники (CPC), в стране работает более 400 компаний в этой области, в которых в общей сложности работает более 20000 человек, а годовой доход страны составляет около 4,6 млрд долларов США. В этой области компания имеет средние темпы роста 10% и экспортирует 65% разрабатываемой продукции на мировой рынок. Когда дело доходит до исследовательских возможностей, здесь нет ничего плохого: более десятка исследовательских институтов сосредоточены на участии в исследованиях в области фотоники.
Индустрия фотоники имеет в этой стране давние традиции и представляет собой очень активную предпринимательскую деятельность.
Согласно статистическим данным, собранным на основе прошлых данных, Канада играет новаторскую роль в глобальной области фотоники на протяжении последних 60 лет. Например, компания Bell Northern Research установила первую оптоволоконную сеть в 1976 году, добившись, таким образом, значительного прогресса, основанного на десятилетних исследованиях оптических волокон. Позднее это исследование породило легендарную дочернюю компанию, которая быстро превратилась в глобального игрока в телекоммуникационной отрасли: Nortel Networks Corporation.
Nortel Networks является канадским «национальным достоянием» — хотя компания была распущена в результате длительного процесса банкротства, начавшегося в 2009 году, ее технологическое наследие и образ мышления продолжают оказывать глубокое влияние на экологию канадской оптоэлектронной промышленности: сегодня в канадской оптоэлектронной промышленности , можно найти компанию, которая оказывает значительное влияние на отрасль. Оптоэлектронную промышленность Канады можно найти в ряде малых и средних предприятий (МСП), уходящих корнями в эпоху Nortel.
Помимо этих МСП, сферу фотоники в Канаде поддерживает целая экосистема университетов, исследовательских институтов, отечественных и международных поставщиков и компаний-партнеров. Эта экосистема особенно активна между Квебеком и Оттавой и обеспечивает мощную поддержку исследований и разработок в области фотоники в Канаде.
Онтарио известен биофотоникой, а Квебек — сенсорикой. В регионе Оттавы, традиционно являющемся центром фотоники Онтарио, расположены такие известные коммуникационные компании, как Nortel, JDS Uniphase, Cisco и Alcatel-Lucent Canada. В индустрии фотоники в Квебеке доминируют малые и средние компании, которые очень разнообразны и охватывают множество областей применения.
Яркая наука и предпринимательство
Независимо от того, под каким углом и с какого уровня вы на это смотрите, ясно одно: канадская индустрия фотоники не только имеет давние традиции, но и сильно ориентирована на будущее.
Фактически, канадцы уже давно ассоциируют лазеры с оптическими волокнами. С конца 1960-х годов канадские исследования и промышленность внесли значительный вклад в революцию в области телекоммуникаций на основе волокон и лазеров. Стоит отметить, что первый в мире CO2-лазер также появился в Квебеке, Канада. В конце 1960-х годов Жак А. Болье изобрел мощный газовый лазер, сокращенно CO2 TEA-лазер, который возбуждает горизонтально при атмосферном давлении. Это изобретение не только продемонстрировало лидерство Канады в области лазерных технологий, но и предоставило важный инструмент и платформу для последующих исследований в области фотоники.
В Квебеке исследования в области фотоники широко отслеживаются и поддерживаются: они проводятся в Национальном институте оптики Канады (INO), Центре оптики, фотоники и освещения (COPL) при Университете Лаваля, Исследовательском центре и др. de Développement de la Défense (DRDC) и в восьми других университетах, расположенных в регионе Квебек.
Эти институты не только обучают новое поколение ученых, но и расширяют границы исследований и дают начало многочисленным стартапам: одна треть из 220 компаний, работающих в фотонике в Квебеке, существует менее 10 лет. На эти 220+ компании, в свою очередь, приходится 50 % индустрии фотоники в Канаде, каждая из которых предлагает фотонные приложения в 3-4 различных отраслях.
Некоторые из ведущих канадских компаний в области фотоники
В марте 2022 года правительство Канады инвестировало 240 миллионов канадских долларов (187 миллионов долларов) в развитие сектора полупроводников и фотоники в стране, надеясь улучшить свои позиции на мировом рынке. Это стало ключевым моментом в развитии фотоники.
Сегодня в области фотоники в Канаде, помимо фотонных систем, интегрированных фотонных компонентов и специальных волокон, лазерная технология среднего инфракрасного диапазона является одной из технологий, которая привлекает большое внимание. Такие стартапы, как LumIR Lasers, основанные в 2019 году с четкими и амбициозными целями, нацелены на демократизацию технологий среднего инфракрасного диапазона, а также на создание новой лазерной революции во всех отраслях промышленности.
С другой стороны, компания Femtum, созданная в 2017 году на базе Центра оптики, фотоники и лазеров Университета Лаваля, также планирует разработать волоконные лазеры среднего инфракрасного диапазона с длиной волны 2,8-3,5 микрона. с помощью импульсных лазеров, способных выполнять новую прецизионную обработку неметаллических материалов, такую как создание рисунков на тонких пленках или обработка полимеров и полупроводников, для улучшения производства в высокотехнологичных обрабатывающих отраслях, таких как производительность полупроводников и рентабельность инвестиций.
ОПТОНИК Кластер
В стране с таким огромным географическим пространством формирование промышленных кластеров является естественным явлением.
Павильон оптики и фотоники (POP), открывшийся в 2006 году в Университете Лаваля в Квебеке, является домом для Центра оптики, фотоники и лазеров и служит административным офисом Канадского института фотонных инноваций.
Quebec Photonics Network (QPN), некоммерческая организация по развитию фотоники, служит сетью и информационным центром, призванным объединить компании, правительственные ведомства и организации, участвующие в индустрии фотоники в регионе.
Центр оптики, фотоники и лазеров (COPL) — крупнейший университетский исследовательский центр Канады в области оптики/фотоники.
Кластер OPTONIQUE Quebec, созданный в 2017 году, также стал ключевым узлом развития фотоники в Канаде. Кластер объединяет участников из разных областей, включая стартапы, малые и средние предприятия, транснациональные корпорации, исследовательские институты и университеты, и создает сеть поддержки стартапов при переходе из академических кругов на рынок. Многие молодые компании успешно перешли от этапа стартапа к этапу масштабирования и зарекомендовали себя на международном рынке.
В среднем две трети продаж компаний-членов кластера OPTONIQUE приходится на экспорт. Квебек и Канада имеют впечатляющую сеть торговых офисов по всему миру, например, в Мюнхене и Берлине, Германия.
Кластер OPTONIQUE регулярно представляет свою продукцию на таких выставках, как LASER World of PHOTONICS в Мюнхене, Германия, со специальным разделом, посвященным Канаде. Для международных стартапов существуют даже программы, которые позволяют им интегрироваться с академическими инкубаторами, такими как инкубаторы и педали газа, ориентированные исключительно на фотонные и квантовые технологии, такие как Quantino.
Канадский центр производства фотоники (CPFC)
CPFC — это предприятие по производству полупроводников класса III-V, управляемое Национальным исследовательским советом Канады и использующее самые современные технологии производства и измерений.
В ответ на призыв правительства Канады в области полупроводников и программу возрождения CPFC, CPFC предоставляет экспертные знания и инфраструктуру компаниям и исследовательским институтам, а также регулярно реализует международные совместные проекты.
Команда CPFC, единственное публичное предприятие по производству полупроводниковых соединений в Северной Америке, специализируется на разработке и производстве устройств, изготовленных из фосфида индия (InP), арсенида галлия (GaAs), нитрида галлия (GaN) и других материалов. Его услуги также включают разработку и производство фотонных интегральных схем (PIC) и дискретных фотонных устройств, включая лазеры (DFB/BHET), детекторы, усилители и модуляторы. cPFC поддерживает библиотеку проверенных эталонных проектов, включая готовые реализации, из которых можно использовать новые цепочки процессов.
Канадский консорциум индустрии фотоники (CPIC)
Канадский консорциум индустрии фотоники (CPIC) — это бизнес-организация по обмену фотоникой, охватывающая всю цепочку создания стоимости: от исследователей до компаний, занимающихся фотоникой, и конечных пользователей. Его миссия состоит в том, чтобы предоставить сеть конечных пользователей, фотонную промышленность, университеты и учреждения с целью ускорить рост канадской промышленности посредством фотоники.
Правительство Канады в настоящее время поддерживает развитие трех инновационных центров, специализирующихся на (1) квантовых технологиях для связи, сенсорных технологиях или вычислениях, (2) полупроводниках и цифровых технологиях и (3) батареях и чистых технологиях. Во всех этих сферах стартапы, малый и средний бизнес и крупные корпорации активно продвигают и позиционируют фотонные решения. Эти центры способствуют финансированию и венчурному капиталу для стартапов, работающих в вышеуказанных областях.
Как Канада, имея более 400 компаний, занимающихся фотоникой, может «вырастить экосистему»?
(Источник: Канадский консорциум фотоники; рисунок: Wikipedia-Laser)
Оптическое образование и повышение квалификации в Канаде
Во многих канадских университетах есть группы или центры фотоники. Алгонкинский колледж в Оттаве предлагает программы получения диплома и степени бакалавра, а студенты Университета Лаваля могут получить степень магистра в области биофотоники. Университет Макмастера в Гамильтоне, Онтарио, имеет степень бакалавра в области прикладной инженерии в области фотоники, а Университет Ватерлоо в Ватерлоо, Онтарио, предлагает образовательные сертификаты для специалистов в области фотоники. Колледж Брока в Сент-Катаринс, Онтарио, даже предлагает сертификат об окончании обучения по лазерам.
В глобальном масштабе фотоника – это область, которая, как правило, страдает от нехватки подготовленных инженеров и техников. В CPC говорят, что то же самое справедливо и в Канаде: «Учащиеся начальной и средней школы не так уж много интересуются фотоникой, кроме университетского образования. "
Переведено с помощью www.DeepL.com/Translator (бесплатная версия)
