In uno studio sull'industria della fotonica, la Società Internazionale di Ingegneria Ottica (SPIE) è giunta alla conclusione: quattro paesi - Cina, Stati Uniti, Germania e Giappone, producono quasi il 75% dei componenti fotonici del mondo. E il Canada, con la sua profonda base di ricerca e capacità industriali, continua a competere per la quota di mercato globale in questo settore.
Con un'area geografica di 9.984.670 chilometri quadrati, il Canada è secondo solo alla Russia e all'Antartide. A differenza della Lituania, nota per la sua “piccola ma bella” industria della tecnologia laser ultraveloce, il Canada sembra essere forte in una varietà di campi della fotonica, sia in termini di capacità di ricerca e infrastrutture, sia di attività di cluster industriale-accademico.
Secondo la Canadian Photonics Society (CPC), il paese vanta più di 400 aziende in questo campo, che impiegano più di 20.000 persone in totale e generano circa 4,6 miliardi di dollari di entrate annuali per il paese. Ha un tasso di crescita medio del 10% in questo campo ed esporta il 65% dei prodotti che sviluppa sul mercato globale. Non è da meno quando si tratta di capacità di ricerca, con più di una dozzina di istituti di ricerca concentrati sulla partecipazione alla ricerca sulla fotonica.
L'industria della fotonica ha una lunga tradizione in questo Paese e presenta un panorama imprenditoriale molto attivo.
Secondo le statistiche compilate sulla base di dati passati, il Canada ha svolto un ruolo pionieristico nel campo della fotonica globale negli ultimi 60 anni. Ad esempio, la Bell Northern Research ha installato la prima rete in fibra ottica nel 1976, compiendo così un progresso significativo sulla base di un decennio di ricerca sulle fibre ottiche. Questa ricerca ha poi dato vita ad una leggendaria società spin-off che si è rapidamente evoluta in un attore globale nel settore delle telecomunicazioni: la Nortel Networks Corporation.
Nortel Networks è un "tesoro nazionale" canadese: sebbene sia stata sciolta in un lungo processo di fallimento iniziato nel 2009, la sua eredità tecnologica e la sua mentalità continuano ad avere un profondo impatto sull'ecologia dell'industria optoelettronica canadese: oggi, nell'industria optoelettronica canadese , è possibile trovare un'azienda che abbia un impatto significativo sul settore. L'industria optoelettronica canadese può essere trovata in una serie di piccole e medie imprese (PMI) che affondano le loro radici nell'era Nortel.
Oltre a queste PMI, il settore della fotonica in Canada è supportato da un ecosistema completo di università, istituti di ricerca, fornitori nazionali e internazionali e aziende partner. Questo ecosistema è particolarmente attivo tra il Quebec e Ottawa e fornisce un forte sostegno alla ricerca e allo sviluppo della fotonica in Canada.
L’Ontario è noto per la biofotonica, mentre il Quebec è noto per il rilevamento. La regione di Ottawa, tradizionalmente il centro dell'industria fotonica dell'Ontario, ospita rinomate società di comunicazione come Nortel, JDS Uniphase, Cisco e Alcatel-Lucent Canada. L'industria della fotonica in Quebec è dominata da aziende di piccole e medie dimensioni che sono molto diversificate e coprono molte aree di applicazione.
Una scena scientifica e imprenditoriale vibrante
Non importa da quale angolazione o livello si guardi, una cosa è chiara: l’industria canadese della fotonica non solo ha una lunga tradizione, ma è anche fortemente orientata al futuro.
In effetti, i canadesi associano da tempo i laser alle fibre ottiche. Dalla fine degli anni ’60, la ricerca e l’industria canadese hanno dato un contributo significativo alla rivoluzione delle telecomunicazioni basate su fibra e laser. Vale la pena notare che anche il primo laser a CO2 al mondo ha avuto origine in Quebec, Canada. alla fine degli anni '60, Jacques A. Beaulieu inventò il laser a gas ad alta potenza, o laser CO2 TEA, in breve, che si eccita orizzontalmente alla pressione atmosferica. Questa invenzione non solo ha dimostrato la leadership del Canada nella tecnologia laser, ma ha anche fornito uno strumento e una piattaforma importanti per la successiva ricerca sulla fotonica.
In Québec, la ricerca sulla fotonica è ampiamente seguita e sostenuta: viene condotta presso l'Istituto Nazionale di Ottica del Canada (INO), il Centre d'Optique, de Photonique et de Lumière (COPL) dell'Université Laval, il Centre de Recherche et de Développement de la Défense (DRDC) e in altre otto università situate nella regione del Québec.
Questi istituti non solo formano la prossima generazione di scienziati, ma allargano anche i confini della ricerca e danno vita a numerose start-up: un terzo delle 220 aziende coinvolte nell'industria della fotonica in Quebec hanno meno di 10 anni. Queste 220+ società, a loro volta, rappresentano il 50% del settore della fotonica in Canada, ciascuna delle quali fornisce applicazioni fotoniche in 3-4 settori diversi.
Alcune delle principali aziende canadesi di fotonica
Nel marzo 2022, il governo canadese ha investito 240 milioni di dollari canadesi (187 milioni di dollari) per rilanciare il settore dei semiconduttori e della fotonica del paese, sperando di migliorare la sua posizione nel mercato globale. Questo è diventato un punto di sviluppo chiave nello sviluppo della sua fotonica.
Oggi, nel campo della fotonica in Canada, oltre ai sistemi fotonici, ai componenti fotonici integrati e alle fibre speciali, la tecnologia laser nel medio infrarosso è una delle tecnologie che sta ricevendo molta attenzione. Startup come LumIR Lasers, fondata nel 2019 con obiettivi chiari e ambiziosi, si dedicano alla democratizzazione della tecnologia del medio infrarosso, nonché a realizzare una nuova rivoluzione laser in tutti i settori industriali.
Femtum, d'altra parte, una società nata dal Centro di ottica, fotonica e laser dell'Università di Laval nel 2017, sta anche pianificando di sviluppare laser a fibra nel medio infrarosso nella gamma di lunghezze d'onda di 2,8-3,5 micron, con laser pulsati in grado di effettuare nuove lavorazioni meccaniche di precisione di materiali non metallici, come la modellazione di film sottili o la lavorazione di polimeri e semiconduttori, per migliorare la produzione di industrie manifatturiere ad alta tecnologia come la produttività dei semiconduttori e il ritorno sugli investimenti.
Cluster OPTONIQUE
In un paese con uno spazio geografico così vasto, la formazione di cluster industriali è una progressione naturale.
Il Padiglione di Ottica e Fotonica (POP), inaugurato nel 2006 presso la Laval University di Quebec City, ospita il Centro di Ottica, Fotonica e Laser e funge da ufficio amministrativo del Canadian Institute for Photonic Innovation.
La Quebec Photonics Network (QPN), un'organizzazione senza scopo di lucro per il progresso della fotonica, funge da rete e hub di informazioni dedicato a riunire aziende, dipartimenti governativi e organizzazioni coinvolte nell'industria della fotonica nella regione.
Il Centro di ottica, fotonica e laser (COPL) è il più grande centro di ricerca universitario del Canada in ottica/fotonica.
Il cluster OPTONIQUE Quebec, fondato nel 2017, è diventato anche un nodo chiave nello sviluppo dell’industria della fotonica in Canada. Il cluster riunisce partecipanti provenienti da diversi settori, tra cui startup, PMI, multinazionali, istituti di ricerca e università, e costruisce una rete di supporto per le startup nel passaggio dal mondo accademico al mercato. Molte giovani aziende sono passate con successo dalla fase di start-up alla fase di scale-up e si sono affermate sul mercato internazionale.
In media, due terzi delle vendite delle aziende associate al cluster OPTONIQUE provengono dalle esportazioni. Il Quebec e il Canada hanno un'impressionante rete di uffici commerciali in tutto il mondo, come a Monaco e Berlino, in Germania.
Il cluster OPTONIQUE espone regolarmente i suoi prodotti a fiere come LASER World of PHOTONICS a Monaco, in Germania, con una sezione speciale dedicata al Canada. Per le startup internazionali, ci sono anche programmi che consentono loro di integrarsi con incubatori di tipo accademico, come incubatori e pedali dell'acceleratore focalizzati esclusivamente sulle tecnologie fotoniche e quantistiche, come Quantino.
Centro canadese di fabbricazione di fotonica (CPFC)
CPFC è una fonderia di semiconduttori III-V pura, gestita dal Consiglio Nazionale delle Ricerche del Canada, con tecnologie di produzione e misurazione all'avanguardia.
Rispondendo al Semiconductor Challenge Callout del governo canadese e al programma di rivitalizzazione CPFC, CPFC fornisce competenze e infrastrutture ad aziende e istituti di ricerca e intraprende regolarmente progetti di collaborazione internazionale.
Il team CPFC, l'unica fonderia di semiconduttori compositi pure-play gestita pubblicamente nel Nord America, è specializzata nella progettazione e fabbricazione di dispositivi realizzati con fosfuro di indio (InP), arseniuro di gallio (GaAs), nitruro di gallio (GaN) e altri materiali. I suoi servizi includono anche la progettazione e la fabbricazione di circuiti integrati fotonici (PIC) e dispositivi fotonici discreti, inclusi laser (DFB/BHET), rilevatori, amplificatori e modulatori. cPFC mantiene una libreria di progetti di riferimento convalidati, comprese implementazioni fabbricate, da cui è possibile attingere nuove catene di processi.
Consorzio canadese dell'industria fotonica (CPIC)
Il Canadian Photonics Industry Consortium (CPIC) è un'organizzazione di scambio di fotonica orientata al business che copre l'intera catena del valore, dai ricercatori alle aziende di fotonica e agli utenti finali. La sua missione è fornire una rete di utenti finali, industrie fotoniche, università e istituzioni con l'obiettivo di accelerare la crescita dell'industria canadese attraverso la fotonica.
Il governo del Canada sta attualmente sostenendo lo sviluppo di tre centri di innovazione concentrati su (1) tecnologie quantistiche per le comunicazioni, tecnologie dei sensori o informatica, (2) semiconduttori e tecnologie digitali e (3) batterie e tecnologie pulite. In tutte queste aree, start-up, PMI e grandi aziende stanno promuovendo e posizionando attivamente soluzioni fotoniche. Questi centri facilitano il finanziamento e il capitale di rischio per le startup attive nei settori sopra indicati.
Con più di 400 aziende di fotonica, come può il Canada “far crescere l’ecosistema”?
(Fonte: Canadian Photonics Consortium; Grafica: Wikipedia-Laser)
Educazione all'ottica e formazione professionale in Canada
Molte università canadesi dispongono di gruppi o centri di fotonica. L'Algonquin College di Ottawa offre programmi di diploma e laurea, mentre gli studenti della Laval University possono conseguire un master in biofotonica. La McMaster University di Hamilton, Ontario, ha una laurea in ingegneria applicata alla fotonica, mentre l'Università di Waterloo a Waterloo, Ontario, offre certificati formativi per professionisti della fotonica. Il Brock College di St. Catharines, Ontario, offre anche un certificato di laurea in laser.
A livello globale, la fotonica è un campo che è stato generalmente afflitto da una mancanza di ingegneri e tecnici qualificati. Il CPC afferma che lo stesso vale in Canada: "Non c'è molta esposizione alla fotonica per gli studenti delle scuole elementari e secondarie, a parte l'istruzione universitaria. "
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