Nyt on aika katsoa tulevaisuuteen – Fotoniikasta bisnestä

Mitä meidän jokapäiväinen elämämme ja työmme olisi ilman valoa? Auringonvalo luo elämän edellytykset maapallollamme. Fotosynteesissä auringon säteilyenergia sitoutuu ravintoketjumme alkupäähän ravinnoksi. Näkö on ihmisen tärkein aisti: jopa 80 % aistimastamme tiedosta vastaanotetaan silmien kautta. Joka sekunti silmämme keräävät 10 miljoonaa tiedonjyvästä ja välittävät ne aivoillemme. Ihmissilmä näkee vain hyvin kapean kaistan elektromagneettisesta säteilystä, jota valo on: violetista (aallonpituus 380 nm) punaiseen (750 nm). Esimerkiksi hyönteiset näkevät lyhyempiä aallonpituuksia eli ultraviolettisäteilyä ja käärmeet ”näkevät” pidempiä aallonpituuksia eli infrapunasäteilyä.

Valotiede ja -tekniikka eli fotoniikka tutkii ja kehittää valon tuottamista, siirtämistä, muokkaamista ja havainnointia ultraviolettisäteilystä näkyvän valon kautta infrapunasäteilyyn. Jo useamman vuosisadan ajan kaukoputkien avulla olemme oppineet tuntemaan maailmankaikkeuttamme. Mikroskoopit ovat avanneet näkymän ihmissilmälle näkymättömiin hiukkasiin: soluihin, bakteereihin jne. Mikroskoopeilla on ollut merkittävä asema esimerkiksi kemian, biologian, lääketieteen ja farmasian kehityksessä. Viime vuosisadalla alkanut optinen tietoliikenne valokuituineen on syrjäyttänyt perinteiset kuparikaapelit: tämän päivän Internet perustuu lasereiden tuottaman valon siirtoon optisena datana.

1800-luvun höyrykoneista ja 1900-luvun elektroniikasta olemme siirtyneet 2000-luvun fotoniikan vuosisadalle. Optisten materiaalien, mikro- ja nanovalmistusmenetelmien sekä lasereiden ja muiden valonlähteiden kehityksen ansiosta fotoniikka on enemmän kuin koskaan läsnä jokapäiväisessä arjessamme. Euroopan komissio käyttää fotoniikasta nimitystä: key enabling technology.

Eräänä päivänä vuonna 20xx: ”Itseohjautuvasta autostani (LIDAR, sisä- ja ulkokamerat, LED- ja laser-valaistus, taipuvat näytöt, ikkunat) noustuani jatkan matkaa kävellen seuraten navigointiohjeita lisätyn todellisuuden (AR) laseillani. Poikkean ruokakaupassa, jossa valitsen makeimmat ja kypsimmät hedelmät hyperspektrikamerallani. Perinteinen viivakoodiskanneri lukee tuotteen hinnan kassalla. Kotiin tultuani ”pesen” käteni ja hedelmät ultravioletti-valolla, joka tappaa kaikki virukset ja bakteerit. Kotonani valot syttyvät ja sammuvat automaattisesti (infrapunaliikesensorit) valaistuksen säätyessä aina mieleisekseni (värilliset LED-lamput). Kotini on jo useamman vuoden saanut kaiken energiansa katolla olevista aurinkokennoista. Oloni on turvallinen, koska pimeänäkökyvyllä varustetut dronet vahtivat pihapiiriäni. Hyperspektrikameralla varustettu drone on analysoinut ja hoitanut yrttitarhani veden ja ravinteiden tarpeen. Illalla katson AR-laseillani (100” 16K näyttö) jalkapalloa – kiitos huippunopean optisen tietoliikenteen. Tarkastan vielä kädessäni olevan sensorin keräämän datan päivän aktiviteetistani: sykkeen, verenpaineen, veren sokerin, kalorikulutuksen ja ohjeet nukkumaanmenosta, jotta herään virkeänä seuraavaan päivään.”

Moni asia teollisuudessa ja yritysmaailmassa hoidetaan vielä perinteisesti mekaniikan tai elektroniikan ratkaisuin. Nyt jos koskaan olisi aika katsoa tulevaisuuteen, ettei yrityksesi viimeiseksi tuotteeksi jää maailman paras faksi, levysoitin, lankapuhelin tai kuvaputki-TV, tai niihin tarjottu ja perustuva palvelu. Joensuu on maailman johtavia fotoniikan tutkimuskeskittymiä. Itä-Suomen yliopiston kampukselle perustettu Photonics Center (www.photonicscenter.fi) tarjoaa yrityksille helpon pääsyn fotoniikan tietoon, koulutukseen, laitteistoihin ja tiloihin. Kerromme mielellämme, missä maailmalla mennään sekä mitä mahdollisuuksia fotoniikka tarjoaa jo tänään ja lähitulevaisuudessa.

Jyrki Saarinen, TkT, MBA, HHJ PJ

Professori (fotoniikan sovellukset ja kaupallistaminen)
Fysiikan ja matematiikan laitoksen johtaja, UEF
Fotoniikan tutkimuskeskuksen (entinen Fotoniikan instituutti) johtaja, UEF
PHOTONICS RC johtaja, UEF
PREIN Lippulaivan varajohtaja (vaikuttavuus)