Dans une étude sur l'industrie photonique, la Société internationale d'ingénierie optique (SPIE) est parvenue à une conclusion : quatre pays - la Chine, les États-Unis, l'Allemagne et le Japon, produisent près de 75 % des composants photoniques mondiaux. Et le Canada, grâce à ses solides bases de recherche et ses capacités industrielles, continue de rivaliser pour obtenir une part du marché mondial dans ce domaine.
Avec une superficie géographique de 9 984 670 kilomètres carrés, le Canada vient juste derrière la Russie et l’Antarctique. Contrairement à la Lituanie, qui est connue pour sa « petite mais belle » industrie de technologie laser ultrarapide, le Canada semble être fort dans une variété de domaines de la photonique – à la fois en termes de capacités et d'infrastructures de recherche, ainsi que d'activités de grappes industrielles et universitaires.
Selon la Société canadienne de photonique (CPC), le pays compte plus de 400 entreprises dans ce domaine, employant plus de 20 000 personnes au total et générant environ 4,6 milliards de dollars de revenus annuels pour le pays. Elle connaît un taux de croissance moyen de 10 % dans ce domaine et exporte 65 % des produits qu'elle développe sur le marché mondial. Ce n'est pas en reste en ce qui concerne les capacités de recherche, avec plus d'une douzaine d'instituts de recherche axés sur la participation à la recherche en photonique.
L'industrie de la photonique a une longue tradition dans ce pays et présente une scène entrepreneuriale très active.
Selon les statistiques compilées à partir de données antérieures, le Canada joue un rôle de pionnier dans le domaine mondial de la photonique depuis 60 ans. Par exemple, Bell Northern Research a installé le premier réseau de fibre optique en 1976, réalisant ainsi des progrès significatifs basés sur une décennie de recherche sur les fibres optiques. Ces recherches ont ensuite donné naissance à une entreprise dérivée légendaire qui est rapidement devenue un acteur mondial dans l'industrie des télécommunications : Nortel Networks Corporation.
Nortel Networks est un « trésor national » canadien - bien qu'il ait été dissous au cours d'un long processus de faillite qui a débuté en 2009, son héritage technologique et son état d'esprit continuent d'avoir un impact profond sur l'écologie de l'industrie optoélectronique canadienne : aujourd'hui, dans l'industrie optoélectronique canadienne , il est possible de trouver une entreprise qui a un impact significatif sur l'industrie. L'industrie optoélectronique du Canada se retrouve dans un certain nombre de petites et moyennes entreprises (PME) qui ont leurs racines dans l'ère Nortel.
En plus de ces PME, le domaine de la photonique au Canada est soutenu par un écosystème complet d'universités, d'instituts de recherche, de fournisseurs nationaux et internationaux et d'entreprises partenaires. Cet écosystème est particulièrement actif entre Québec et Ottawa et apporte un soutien important à la recherche et au développement en photonique au Canada.
L'Ontario est connu pour la biophotonique, tandis que le Québec est connu pour la détection. La région d'Ottawa, traditionnellement le centre de l'industrie photonique de l'Ontario, abrite des sociétés de communications bien connues telles que Nortel, JDS Uniphase, Cisco et Alcatel-Lucent Canada. L'industrie de la photonique au Québec est dominée par des petites et moyennes entreprises très diversifiées et couvrant de nombreux domaines d'application.
Une scène scientifique et entrepreneuriale dynamique
Quel que soit l’angle ou le niveau sous lequel vous l’envisagez, une chose est claire : l’industrie photonique canadienne a non seulement une longue tradition, mais elle est également fortement tournée vers l’avenir.
En fait, les Canadiens associent depuis longtemps les lasers aux fibres optiques. Depuis la fin des années 1960, la recherche et l'industrie canadiennes ont apporté d'importantes contributions à la révolution des télécommunications basées sur la fibre et le laser. Il convient de noter que le premier laser CO2 au monde est également originaire du Québec, au Canada. à la fin des années 1960, Jacques A. Beaulieu invente le laser à gaz de grande puissance, ou laser CO2 TEA, qui excite horizontalement à pression atmosphérique. Cette invention a non seulement démontré le leadership du Canada dans la technologie laser, mais a également fourni un outil et une plateforme importants pour la recherche ultérieure en photonique.
Au Québec, la recherche en photonique est largement suivie et soutenue : elle est menée à l'Institut national d'optique du Canada (INO), au Centre d'Optique, de Photonique et de Lumière (COPL) de l'Université Laval, au Centre de Recherche et de Développement de la Défense (RDDC), ainsi que dans huit autres universités situées dans la région de Québec.
Ces instituts ne forment pas seulement la prochaine génération de scientifiques, ils repoussent également les limites de la recherche et donnent naissance à de nombreuses startups : le tiers des 220 entreprises impliquées dans l'industrie de la photonique au Québec ont moins de 10 ans. Ces 220+ entreprises, à leur tour, représentent 50 % de l'industrie photonique au Canada, chacune fournissant des applications photoniques dans 3-4 industries différentes.
Certaines des principales entreprises de photonique au Canada
En mars 2022, le gouvernement canadien a investi 240 millions de dollars canadiens (187 millions de dollars) pour stimuler le secteur des semi-conducteurs et de la photonique du pays, dans l'espoir d'améliorer sa position sur le marché mondial. Cela est devenu un point de développement clé dans le développement de sa photonique.
Aujourd'hui, dans le domaine de la photonique au Canada, outre les systèmes photoniques, les composants photoniques intégrés et les fibres spécialisées, la technologie laser infrarouge moyen est l'une des technologies qui retient beaucoup l'attention. Des startups comme LumIR Lasers, fondée en 2019 avec des objectifs clairs et ambitieux, se consacrent à la démocratisation de la technologie infrarouge moyen, ainsi qu'à provoquer une nouvelle révolution laser dans tous les secteurs industriels.
Femtum, quant à elle, une entreprise issue du Centre d'optique, de photonique et de laser de l'Université Laval en 2017, prévoit également développer des lasers à fibre infrarouge moyen dans la gamme de longueurs d'onde de 2,8-3,5 microns, avec des lasers pulsés capables de réaliser un nouvel usinage de précision de matériaux non métalliques, tels que la configuration de couches minces ou l'usinage de polymères et de semi-conducteurs, pour améliorer la fabrication des industries manufacturières de haute technologie telles que le débit et le retour sur investissement des semi-conducteurs.
Pôle OPTONIQUE
Dans un pays doté d’un espace géographique aussi vaste, la formation de grappes industrielles est une progression naturelle.
Le Pavillon d'optique et de photonique (POP), inauguré en 2006 à l'Université Laval à Québec, abrite le Centre d'optique, de photonique et de lasers et sert de bureau administratif à l'Institut canadien pour l'innovation photonique.
Le Réseau Photonique du Québec (QPN), un organisme à but non lucratif pour l'avancement de la photonique, sert de réseau et de carrefour d'information dédié à rassembler les entreprises, les ministères gouvernementaux et les organismes impliqués dans l'industrie photonique de la région.
Le Centre d'optique, de photonique et de lasers (COPL) est le plus grand centre de recherche universitaire en optique/photonique au Canada.
La grappe OPTONIQUE Québec, créée en 2017, est également devenue un nœud clé du développement de l'industrie de la photonique au Canada. Le cluster rassemble des participants de différents domaines, notamment des startups, des PME, des multinationales, des instituts de recherche et des universités, et construit un réseau de soutien permettant aux startups de passer du monde universitaire au marché. De nombreuses jeunes entreprises sont passées avec succès de la phase de démarrage à la phase de croissance et se sont imposées sur le marché international.
En moyenne, les deux tiers du chiffre d'affaires des entreprises membres du pôle OPTONIQUE proviennent de l'export. Le Québec et le Canada disposent d'un impressionnant réseau de bureaux commerciaux à travers le monde, comme à Munich et à Berlin, en Allemagne.
La grappe OPTONIQUE expose régulièrement ses produits lors de salons tels que LASER World of PHOTONICS à Munich, en Allemagne, avec une section spéciale dédiée au Canada. Pour les startups internationales, il existe même des programmes qui leur permettent de s'intégrer à des incubateurs à caractère académique, tels que des incubateurs et des accélérateurs axés exclusivement sur les technologies photoniques et quantiques - comme Quantino.
Centre canadien de fabrication de produits photoniques (CPFC)
CPFC est une fonderie de semi-conducteurs III-V purs, exploitée par le Conseil national de recherches du Canada, dotée de technologies de fabrication et de mesure de pointe.
En réponse à l'appel d'offres du gouvernement du Canada concernant le défi des semi-conducteurs et au programme de revitalisation du CPFC, le CPFC fournit une expertise et une infrastructure aux entreprises et aux établissements de recherche et entreprend régulièrement des projets de collaboration internationaux.
L'équipe CPFC, la seule fonderie publique de semi-conducteurs composés pure-play en Amérique du Nord, se spécialise dans la conception et la fabrication de dispositifs fabriqués à partir de phosphure d'indium (InP), d'arséniure de gallium (GaAs), de nitrure de gallium (GaN) et d'autres matériaux. Ses services comprennent également la conception et la fabrication de circuits intégrés photoniques (PIC) et de dispositifs photoniques discrets, notamment des lasers (DFB/BHET), des détecteurs, des amplificateurs et des modulateurs. cPFC maintient une bibliothèque de conceptions de référence validées, y compris des implémentations fabriquées, à partir desquelles de nouvelles chaînes de processus peuvent être exploitées.
Consortium de l'industrie photonique canadienne (CIPC)
Le Consortium de l'industrie photonique canadienne (CPIC) est une organisation d'échange de photonique axée sur les entreprises et couvrant toute la chaîne de valeur, depuis les chercheurs jusqu'aux entreprises de photonique et aux utilisateurs finaux. Sa mission est de fournir un réseau d'utilisateurs finaux, d'industries photoniques, d'universités et d'institutions dans le but d'accélérer la croissance de l'industrie canadienne grâce à la photonique.
Le gouvernement du Canada soutient actuellement le développement de trois centres d'innovation axés sur (1) les technologies quantiques pour les communications, les technologies de capteurs ou l'informatique, (2) les semi-conducteurs et les technologies numériques, et (3) les batteries et les technologies propres. Dans tous ces domaines, start-ups, PME et grands groupes promeuvent et positionnent activement les solutions photoniques. Ces centres facilitent le financement et le capital-risque pour les startups actives dans les domaines ci-dessus.
Avec plus de 400 entreprises de photonique, comment le Canada peut-il « développer l'écosystème » ?
(Source : Consortium canadien de photonique ; graphique : Wikipédia-Laser)
Éducation et formation professionnelle en optique au Canada
De nombreuses universités canadiennes ont des groupes ou des centres de photonique. Le Collège Algonquin d'Ottawa offre des programmes menant à un diplôme et à un baccalauréat, tandis que les étudiants de l'Université Laval peuvent obtenir une maîtrise en biophotonique. L'Université McMaster à Hamilton, en Ontario, possède un baccalauréat en génie appliqué à la photonique, et l'Université de Waterloo, à Waterloo, en Ontario, propose des certificats de formation aux professionnels de la photonique. Le Brock College de St. Catharines, en Ontario, offre même un certificat d'études supérieures en lasers.
À l'échelle mondiale, la photonique est un domaine qui souffre généralement d'un manque d'ingénieurs et de techniciens qualifiés. Le CPC affirme qu'il en va de même au Canada : « Il n'y a pas beaucoup d'exposition à la photonique pour les élèves des écoles primaires et secondaires, à l'exception des études universitaires. "
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