英国光电技术,你我身边的前沿技术

提到光电(photonics)技术,

大家脑海中会不会浮现出 👇

这样异常 “抽象” 的情景:

 

 

其实,光电技术就在我们身边:

汽车激光焊接🔧,公共领域的摄像头📷,

诊断和治疗医疗患者的光学器件🔬,

LED灯🔦和互联网通信的光纤💻,

都离不开光电技术。

 

 

你知道吗?

光电产业一直是英国引以为傲的”科技名片”。

目前全球光电产业产值已突破5000亿美元。到2022年将达到8000亿美元。

 

 

根据2015年Office National Statistics 对英国制造业领域出口额统计分析:英国的光电产品出口量超过英国其他任何制造业部对英国出口经济的贡献,出口超过光电产业制造产量的75%。

 

光电技术究竟是什么呢?

 

▲纳米切割 来源:南安普顿大学

 

光电技术是以光电子学为基础,综合运用光学技术、微电子学技术、精密机械及计算机技术解决各种工程应用课题的技术学科。

 

根据系统实现功能的不同,光电系统的应用可分为以下几个方面:

 

测量检查

控制跟踪

图像测量

分析

 

近十余年来,光电相关技术突飞猛进,产品种类也不断推陈出新,应用层出不穷,已经成为现代科学技术和我们生活中不可缺少的重要技术。

 

▲光电技术人员 来源:卡迪夫大学

 

比方说,光电技术经常应用在以下领域:

 

星体温度探测

人造卫星监测到

生物细胞的显微测量和微循环检查

从视觉工业机器人

光学计算机

民用全自动照相机

简单光电开关

 

特别是在生产领域中生产过程的视觉检查和制品加工自动化、各种性能参数的精密测试以及图形检测和分析判断等方面,光电技术已经发挥了重要作用。

 

光电产业则是制造光电元件,或采用光电元件为关键性零部件的设备、器具及系统的产业链,分为四大领域:

 


复合半导体材料 

(以氮化镓材料为代表)

 

 

 

光电元件
(如LED 芯片、透镜发射器、接收器、光纤)

 

 

 

光电器件/仪器
(如LED 灯、照相机、激光)

 

 

光电系统

(如光通信、医疗成像设备、激光切割机)

 

英国光电科技初瞻

 

根据英国光子学领导小组(PLG)和知识成果转化网络(KTN)的最新分析,英国的光电产业每年为英国的经济增长贡献129亿英镑,年增长率超过5%。

 

 

由技术主导的光电产业依靠英国光电科技“产学研”一体化的创新生态,为其提供了优质的发展基础。英国光电产业地图展示了英国各地1500家光电企业的分布情况。

 

 


英国光电技术

 

专业人才

 

▲安装激光平台来源:斯特拉斯克莱德大学

 

英国光电技术专业从业人员已超过65,000人;

全英光电制造企业已达1500家;

每位从业人员为英国经济创造了62,000英镑的总增值(衡量生产力的一个指标),生产力水平是全英平均水平的3倍。

 

英国的科研教育机构也在不断培养和输送优秀的光电专业技术人才,例如:

 

 

1.斯特拉斯克莱德大学(Universityof Strathclyde)

 

▲斯特拉斯克莱德大学技术与创新中心 来源:Wikipedia

 

  • 斯特拉斯克莱德大学光电研究所:专注光电产业国际应用型研究领域领导者的培育。
  • 斯特拉斯克莱德大学弗劳恩霍夫先进光学中心:擅长光电工业领域应用研究、开发和设计制造。

 

2.南安普顿大学(Universityof Southampton)光电子研究中心

 

▲南安普顿大学 来源:Scully, Wikipedia

 

研发用于光学传感器的光纤光栅、用于越洋光纤通信和全球互联网的EDFA掺铒光纤放大器以及用于大功率光纤激光器的多孔光纤。

 

3.爱丁堡大学(Universityof Edinburgh)LiFi发展中心

 

▲爱丁堡大学 来源:Kim Traynor,Wikipedia

 

致力于安全的光通信技术的研究。

 

4.阿斯顿光电技术研究所(AstonInstitute of Photonics Technologies)

 

▲阿斯顿大学 来源:Wikipedia

 

致力于未来光通信技术的研究。

 

5.伦敦大学(University College London)剑桥光电系统博士培训中心

 

▲伦敦大学 来源:Diliff,Wikipedia

 

 

该中心的硕士和博士项目正在寻求产业合作,每年会举办产业开放日活动,吸引有意进行产学研的企业或者机构组织参与。

 

打算去英国留学的朋友,

不妨也考虑一下这个前沿技术学科哦!


英国光电技术
行业领导者

 

1.复合半导体设计和制造

 

 

复合半导体是光电转换的关键材料,在现代科技、经济、军事、文化、医学等领域具有极其重要的作用。英国在这一市场涌现出了一批复合半导体设计和制造业的企业和科研机构:

 

CST Global:印刷、感应和工业控制激光芯片

总部地址:Hamilton,UK

公司主页:www.cstglobal.uk

 

IQE:激光芯片、LED和传感器复合半导体晶片
总部地址:Cardiff, UK

公司主页:www.iqep.com

 

卡迪夫大学复合半导体研究所
The Institute for Compound Semiconductors of Cardiff University

 

▲来源:卡迪夫大学复合半导体研究所

 

主要致力于该领域学术研究者与产业界协同合作

 

谢菲尔德大学
Sheffield University

 

▲来源:谢菲尔德大学

 

为复合半导体材料和设备提供模型与原型服务,有着国家级的外延研究设施。

 

剑桥大学氮化镓中心
Cambridge Centre for Gallium Nitride

 

▲扫描探针显微镜 来源:剑桥大学氮化镓中心

 

已建成一座用于生产LED所需的主要材料氮化镓(GaN)的新型设施并帮助研究人员扩展和加速在这个领域的开创性工作。

 

剑桥也拥有全球为数不多同时配备电子显微镜、X射线衍射仪、原子力显微镜、光致发光(PL)和霍尔效应设备等多种先进设施的研究中心。

 

2.特种光纤、激光设计和制造

 

▲光电激光 来源:斯特拉斯克莱德大学

 

现代通信、检测技术的发展不断刺激了英国光纤和激光设计和制造业的进步,催生了一系列创新的解决方案:

 

M Squared:提供通信、检测和量子技术应用的新型激光解决方案

总部地址:Glasgow, UK

公司主页:www.m2lasers.com

 

Oxford Lasers:成像和微加工专用激光方案

总部地址:Oxon, UK

公司主页:www.oxfordlasers.com

 

 

Fibercore:用于通信和各行业传感的各种特殊光纤方案

总部地址:Southampton, UK

公司主页:www.fibercore.com

 


英国光电技术

 

广阔的市场机遇

 

 

1.通信供应商和数据中心

 

目前,通信网络运营商BT、Vodafone、O2等和KDDI Telehouse、亚马逊、NTT 通信等数据中心运营商正在寻求更先进的光通信技术解决方案。

 

在英国,相关技术和产品也正在逐渐走向成熟:

 

  • 比如Oclaro公司在英国佩恩顿生产用于光通信的光纤收发器。

 

  • 东芝在位于剑桥的ToshibaReasearch Europe 研发用于加密金融交易的量子密钥分配技术。

 

  • 华为在2012年收购英国集成光电器件公司CIP, 保留该公司位于伊普斯维奇的集成光电中心,研发团队将继续致力于通信网络的光学「芯片」的领域。

 

2.激光加工市场

 

 

近年来,激光器在材料加工、高质量产品、电子设备的小型化、医疗行业需求显著上升, 2015年全球激光加工市场规模达64亿美元,按6%的复合年增长率预计,2022年该领域的产值将增长至97.5亿美元。

 

在此背景下,众多跨国公司开始在英国开发激光加工产品,例如:

 

  • 美国Coherent公司极其重视英国的光电学博士毕业生,他们选择在英国制造激光器,并出口全球。

 

  • 另一案例则是SPIPhotonics 公司,这家公司为南安普顿大学孵化企业,后被德国Trumpf公司收购,SPIPhotonics实现了将光纤激光器中的多孔光纤应用于激光打标和切割。

 

3.量子技术集群

 

 

激光器及其他光电技术应用广泛,已经形成一个年产值达10亿英镑的蓝海产业。为推进该产业迅速发展,英国政府投资3亿英镑设立了多个技术中心:

 

格拉斯哥大学量子增强成像中心
(Quantum Technology Hub in Quantum Enhanced Imaging)

 

 

合作伙伴包括:BP、BAE系统、Toshiba、Leonardo、 AstraZenica、Horiba、ST、Coherent

 

约克大学量子通信中心
(York Centre for Quantum Technologies)

 

▲来源: EPSRC/Dan Tsantilis

 

合作伙伴包括:BT、Toshiba、Oclaro、ADVA、ETSI、Airbus、CESG、英国布里斯托市市政府

 

伯明翰大学传感器和计量学量子技术中心
(Quantum Technology Hub in Sensors and Metrology)

 

 

合作伙伴包括:IBM、BAE系统、Rolls-Royce、BP、Thales、Selex、SevernTrent Water

 

牛津大学网络化量子信息技术中心 
(The Networked Quantum Information Technologies Hub)

 

 

合作伙伴包括:Google、IBM、Toshiba、Element6、Raytheon、Lockheed Martin

 

 

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