Tutkimus

FOTONIIKAN TUTKIMUS

Fotoniikan tutkimuksen ja innovaatioiden lippulaiva (PREIN) kehittää valopohjaisia teknologioita biotieteen, energiatuotannon, tietoliikenteen ja ympäristön seurannan sovelluksiin. Sen eri kumppaneilla on toisiaan täydentävää asiantuntemusta ja tutkimusosaamista nanomateriaalien ja optisten komponenttien suunnittelusta ja valmistuksesta räätälöityjen edistyneiden valonlähteiden kehittämiseen ja instrumenttien kehittämiseen ja järjestelmäintegraatioihin.

PREIN lippulaivan osaaminen kattaa mallintamisen, suunnittelun, valmistuksen, integroinnin, karakterisoinnin sekä lisäksi lippulaivalla on huipputason infrastruktuurit tutkimustavoitteiden saavuttamiseksi. Lippulaivan tutkimus ulottuu perustutkimuksesta sovelluksiin ja innovaatioiden kaupallistamiseen. Tutkimuksen painopistealueet ovat fotoniikan tutkimuksen läpileikkaavia teemoja, joissa yhdistyy kaikkien PREIN-kumppaniorganisaatioiden asiantuntemus.

Valokentän ohjaus

Monet fotoniikan edistysaskeleet syntyvät uusista perusratkaisuista valokenttien tuottamiseksi ja niiden ominaisuuksien manipuloimiseksi.

Valokentän ohjauksen tutkimuksen painopistealue tarjoaa uusia lähestymistapoja optisten kenttien keskeisten ominaisuuksien kuten polarisaation, koherenssin, spektrin ja lokalisoinnin ohjaamiseen. Valokenttäohjauksella on välittömiä sovelluksia erilaisissa fotoniikan materiaaleissa ja rakenteissa sekä integroiduissa ratkaisuissa ja kvanttitilojen manipulaatiossa ja kvanttiteknologioissa. Keskeisiä uusia tutkimuksen kohteita ovat polarisaation hallinta fotonisissa integroiduissa piireissä (PIC), valon ja aineen välisen vuorovaikutusten optimointi ja hallitseminen tekoälyn avulla sekä komponenttien suunnittelu.

Lue lisää

Materiaalit ja rakenteet

Uusien materiaalien ja rakenteiden kehittäminen on valoon perustuvien teknologioiden kannalta ensiarvoisen tärkeää. Materiaalien ja rakenteiden tutkiminen ja kehittäminen liittyy valokentän ohjauksen perustutkimukseen ja kvanttiteknologioissa kehitettyihin ja sovellettaviin integroituihin komponentteihin ja laitteisiin.

Aikaisemman tutkimuksen perusteella tähän tutkimusalueeseen on lisätty uusia teemoja kuten 2D, perovskiitti sekä muunnosmateriaalit. Tutkimuksen kohteena ovat myös uudet rakenteet, kuten metapinnat, joissa on parannettu lineaarista ja epälineaarista optista vastetta tunnistus- ja kuvantamistarkoituksia varten, keinotekoiset atomit ja molekyylit (jotka koostuvat esimerkiksi kullan nanoklustereista, timanttien tyhjiökeskuksista tai yksittäisistä poikkeuksista 2D-materiaaleissa). Tutkimusta tehdään myös hybridimateriaaleista integroituja aurinkokennoja varten. Kehittyneiden hybridimateriaalien ja uusien rakenteiden yhdistäminen tarjoaa uusia ratkaisuja energiatehokkaisiin, kompakteihin ja edullisiin aurinkopaneeli sovelluksiin

Lue lisää

Aktiiviset fotonikomponentit

Tämä tutkimuksen painopistealue on laajennus vuosien 2019-2021 tutkimusalueeseen "Kehittyneet laserlähteet.”

Aktiivisten fotoniikan komponenttien tutkimus on materiaali- ja rakennetieteen tutkimusalueen ja soveltavan tutkimuksen ja kvanttiteknologian sovelluskohteiden rajapinnassa. Projektin ensimmäisessä vaiheessa tutkimus oli ensisijaisesti suunnattu uusien valonlähteiden kehittämiseen anturi- ja LIDAR-sovelluksiin. Seuraavassa vaiheessa tutkimus laajenee uusiin fotonikomponentteihin, jotka on alun perin kehitetty valokentän ohjauksen sekä materiaalien ja rakenteiden tutkimuksessa ja jotka ovat nyt valmiita siirtymään konkreettisiin sovelluksiin. Erityisesti kehitetyt PIC-tekniikat mahdollistavat useampien sovelluksia. Nämä tutkimuksen painopistealueet tukevat myös uusia kvanttiteknologioita kryogeenisten optoelektronisten komponenttien tutkimuksen kautta.

Lue lisää

Soveltava tutkimus

Fotoniikan sovellusten kehittämiseksi on määritelty oma tutkimuksen painopistealue jossa keskitytään erityisesti kolmeen sovellusalueeseen sekä tieteellisten tulosten käytäntöön siirtämiseen. Keskeistä on yhdistää perustutkimus konkreettisiin sovelluksiin ja olla tiiviissä vuorovaikutuksessa kaikkien muiden tutkimuksen painopistealueiden kanssa.

Soveltava tutkimus hyödyntää perustutkimuksen tuloksia ja vie niitä eteenpäin sovellusten jatkokehitykseen ja tuottaa siten myös yhteiskunnallista vaikuttavuutta. Lippulaivaohjelman alkuvaiheessa määriteltiin tutkimuskärjiksi kannettavat, kertakäyttöiset anturit, LIDAR-teknologia ja älykkäät aurinkosähkömoduulit. Toisella lippulaivakaudella sovelluksia laajennetaan kattamaan laajemmin ympäristön tutkimuksen, lääketieteen ja kaukokartoituksen sekä aurinkoenergian alat

Lue lisää