La puissance des photons: pourquoi nous investissons dans les entreprises en démarrage du secteur canadien de la photonique

Les technologies photoniques utilisent les propriétés de la lumière pour développer un ensemble croissant d’applications dans des secteurs aussi divers que les soins de santé, les télécommunications, la fabrication, l’agriculture et le traitement des données.

Les progrès accomplis en matière de photonique ont une très grande incidence dans de nombreux domaines de l’économie, et le Canada est bien placé pour se positionner très favorablement dans ce secteur du futur.

Le Canada compte un grand nombre de physiciennes et physiciens et d’ingénieures et ingénieurs de classe mondiale qui travaillent dans les domaines de l’optique et de la photonique. Ces chercheuses et chercheurs sont souvent associés à des groupes canadiens de recherche universitaire ou publique, et même au premier incubateur, Quantino, basé à Québec.

On comptait déjà, ces dernières années, plus de 400 entreprises spécialisées en photonique employant plus de 25 000 personnes au Canada.

Je tiens à souligner que ces entreprises sont d’une importance capitale pour assurer la compétitivité future de l’ensemble de l’économie canadienne. Pour cette raison, nous privilégions les technologies photoniques dans le cadre de notre nouveau fonds d’investissement de 200 millions de dollars, le Fonds pour les technologies profondes.

Nous soutenons également l’écosystème photonique canadien, déjà très dynamique, dans le but d’offrir un environnement encore plus fertile aux entreprises en démarrage afin qu’elles deviennent des chefs de file mondiaux.

Les technologies photoniques comprennent trois grandes catégories : détection et imagerie, communications, et informatique. Voici un aperçu des technologies clés de chacune de ces catégories et de leurs applications commerciales connexes.

1. Détection et imagerie

La détection photonique repose sur la détection de la lumière absorbée ou émise et sert à effectuer des analyses, alors que l’imagerie photonique exploite les propriétés de la lumière pour pénétrer les objets en profondeur et créer des modèles 3D.

• L’imagerie hyperspectrale et multispectrale est une technique d’acquisition, de traitement et d’analyse de l’information provenant de l’ensemble du spectre optique plutôt que de seulement la région visible du spectre comme c’est le cas avec l’imagerie standard axée sur les machines. Cette technique peut révéler des propriétés de la composition du matériau qui ne seraient pas détectables autrement.

  Applications

  • Imagerie aérienne ou spatiale des terres agricoles
  • Télédétection ultra-sensible pour la détection des risques, géocartographie des ressources naturelles et interventions lors des catastrophes naturelles, entre autres applications
• L’imagerie photonique photothermique utilise les changements optiques créés par l’absorption de la chaleur pour créer des images en profondeur et en 3D du biomatériau.

  Application

  • Détection précoce des lésions dentaires et imagerie 3D non invasive des tumeurs
• La détection photonique sur silicium est utilisée dans le dépistage et le suivi des maladies, et consiste à détecter les mouvements de la peau au niveau nanométrique.

  Application

  • Identification précoce des personnes à risque de maladie cardio-vasculaire
• La thérapie photodynamique consiste à utiliser un médicament qui détruit les cellules après avoir été activé par la lumière, généralement celle d’un laser.

  Application

  • Traitement d’une variété de maladies, notamment l’acné, le psoriasis, la dégénérescence maculaire et plusieurs types de cancer

2. Communications

Les systèmes de communications optiques transmettent de l’information au moyen de fibres en convertissant des signaux électroniques en impulsions lumineuses, à l’aide de sources lumineuses de type laser ou diode électroluminescente. La technologie photonique permet de transmettre de grandes quantités de données sur de longues distances.

• La technologie Li-Fi transmet les données à grande vitesse dans la région visible du spectre ainsi que sur le spectre ultraviolet ou infrarouge au moyen d’un système de communication sans fil. Le Li-Fi utilise la modulation de l’intensité lumineuse pour transmettre des données.

  Applications

  • Le Li-Fi peut être utilisé dans les systèmes de communications de nombreux secteurs, notamment les soins de santé. Dans les hôpitaux, par exemple, il élimine la menace d’interférences électromagnétiques avec l’équipement médical.
• Le transfert de données par liaisons photoniques sur silicium est une technologie qui utilise des émetteurs-récepteurs optiques pour convertir les signaux électriques à base de silicium en lumière, permettant ainsi la transmission sur de longues distances et à des largeurs de bande très élevées.

  Applications

  • Les émetteurs-récepteurs optiques sont principalement utilisés dans les centres de données en vue d’accroître les vitesses de transmission et de réception des données et de réduire les coûts.

3. Informatique

L’informatique photonique utilise des photons générés par des lasers ou des diodes pour exécuter des calculs à grande vitesse. Les ordinateurs utilisés peuvent traiter les données instantanément grâce à la propagation des ondes et à l’élimination des délais liés à la latence de la commutation.

• La technologie optique intégrée est un domaine émergent qui fait appel à l’intégration de guides d’ondes et de dispositifs disposés sur une surface pour permettre à des ordinateurs photoniques (ou optiques) complexes de traiter et de transmettre la lumière tout comme les ordinateurs traditionnels traitent et transmettent les signaux électroniques. Cela engendre des vitesses de transmission et de calcul plus élevées.

  Applications

  • En utilisant des composants et des ordinateurs photoniques intégrés, les centres de données peuvent gérer des débits de données du niveau du térabit avec des vitesses de commutation de l’ordre de la nanoseconde. Parallèlement, ces ordinateurs consomment beaucoup moins d’énergie, ce qui permet de réaliser d’importantes économies. L’interconnexion optique peut aussi accroître considérablement la connectivité et réduire les temps de communication pour les machines dotées de plusieurs processeurs.
  • L’utilisation de la lumière peut permettre de produire des semi-conducteurs qui fonctionnent comme des transistors avec une sortie électrique et une sortie optique. Les transistors laser pourraient servir à transférer les données entre les puces mémoire, les cartes graphiques ou d’autres éléments de l’ordinateur à des vitesses plus rapides. Les réseaux de télécommunications pourraient utiliser des éléments optiques intégrés pour transférer des données sur de longues distances.

Activité des entreprises en démarrage en photonique par secteur