Фотоника — это область науки и технологии, сосредоточенная на изучении и использовании света (фото́нов). Она охватывает множество физических концепций, включая:

Волновые свойства света: Свет может вести себя как волна, что приводит к явлениям интерференции и дифракции. Это важно для проектирования оптических компонентов, таких как линзы и решётки.

Квантовая природа света: Фото́ны — это квантовые частицы света, и их поведение описывается законами квантовой механики. Понятия, такие как суперпозиция и запутанность, открывают новые подходы к управлению светом на уровне отдельных квантов.

Светодиодные и лазерные эффекты: Принципы работы светодиодов и лазеров основаны на электроникe и оптике, что позволяет генерировать и модулировать свет. Это важные компоненты в фотонике.

Необратимость и поглощение: Оптические вещества могут поглощать, отражать или преломлять свет, что необходимо учитывать при разработке фотонных устройств.

Наноструктуры и метаматериалы: Использование метаматериалов, которые имеют необычные оптические свойства, позволяет создавать устройства, манипулирующие светом, такие как сверхлинзы или "невидимые" плащи.

Нанофотоника: Инженерия структур на наноуровне, таких как наноантенны и фотонные кристаллы, может значительно улучшить контроль над светом. Это используется в устройствах, таких как датчики и солнечные батареи.

Квантовая фотоника: Квантовые точки и другие нанообъекты могут использоваться для создания квантовых источников света, что открывает возможности для квантовых коммуникаций и вычислений.

Локализация световых полей: С помощью наноструктур можно локализовать световые поля до очень малых размеров, что позволяет улучшить взаимодействие световловителей и материалов, например, в оптоэлектронике.

Оптические манипуляции: Методы управления светом, такие как оптическое захватывание или манипуляции с помощью лазеров, открывают новые горизонты в микробиологии и материаловедении, позволяя управлять перемещением частиц или молекул.

Фотоника на наноуровне имеет широкий спектр потенциальных применений, включая создание более эффективных солнечных батарей, улучшение технологий связи, разработку новых методов визуализации и диагностики.