Fotonika je termín pro označení oboru vědy a techniky, který zahrnuje jevy a zařízení, ve kterých je kontrolovaným způsobem ovládaný tok fotonů. Vznikl analogicky k termínu elektronika. V případě elektroniky se jedná o oblast zabývající se jevy a zařízeními, ve kterých je řízen tok elektronů. Vznik fotoniky je důsledkem vývoje, který nastal v optice po třech velkých objevech: vynálezu laseru, zvládnutí technologie optických vláken a zvládnutí výroby polovodičových optických prvků (luminiscenčních diod, laserových diod, a fotodiod).
„Klasické“ optické intenzitě I(r odpovídá „kvantová“ střední hustota fotonového
toku φ1(r )
φ
ω1( )
( )
r
I r
= (2.7)
x
y
z0
.
Světelný zdroj může generovat mnoho modů záření. Soubor fotonů postupných modů
(modů šířících volným prostorem) tvoří fotonový tok. Energetické vlastnosti fotonového
toku můžeme popsat klasickými nebo kvantovými veličinami, mezi nimiž existují zřejmé
souvislosti.5)
Střední počet fotonů procházejících kolmo plochou časovém intervalu souvisí
s optickou energií vztahem
1T
E
n φ
ω
== (2. Jedná kvantovou událost jejím důsledkem kvantový šum fotodiod.6)
kde časový interval delší než perioda optické vlny kratší než perioda modulačních
změn.4)
která vyjadřuje střední počet fotonů procházejících kolmo jednotkovou plochou jednotku
času.
Dopadne-li foton aktivní plochu detektoru, buď pohlcen zcela nebo není pohlcen
vůbec.
V případě intenzitně modulovaného světla intenzita funkcí času pro vyjádření celkové
optické energie platí
2 2
( )
T A
E dAdt= (2.
Pro prostorové rozlišení modů lze použít výraz
E +
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟ +
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟ +
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
1
2
1
2
1
2
ω .Fakulta elektrotechniky komunikačních technologií VUT Brně
Mod, který neobsahuje žádný foton energii ω
2
1
0 která nazývá energií
nulových kmitů. Např. pro vlnovou délku 0,6 eV.
Střední počet fotonů procházejících jednotku času kolmo plochou velikosti souvisí
s optickým výkonem podle vztahu
dAr
P
A
∫ ⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
==
→
1φ
ω
φ (2
