In mijn serie interviews met Nederlandse topwetenschappers in verschillende technologische vakgebieden sprak ik over fotonica technologie met prof.dr.ir Martijn Heck. Zijn vakgebied is Electrical Engineering en Photonic Integration.
Hoe heeft je loopbaan je naar fotonica technologie geleid?
Als kind was ik al gefascineerd door zaken als licht, prisma’s en lasers. Ik had toen al een doos met lenzen waarmee ik optische experimenten kon doen. Het is misschien een beetje cliché maar ook bij mij zat de interesse in mijn huidige werk er al vroeg in. Ik vroeg me ook al af wat je ermee zou kunnen doen. Later in mijn loopbaan merkte ik inderdaad dat ik vooral erg veel interesse heb in de toepassingen. Alleen onderzoeken doen vind ik niet genoeg, al ben ik wetenschap meer en meer gaan waarderen en ontdekken.
Toen ik wat ouder werd, als student, was het internet en de daarbij horende e-commerce erg sterk in opmars. De eerste websites kwamen online, we kregen een mailadres. En al die data moet getransporteerd worden. Glasvezelcommunicatie werd daarbij belangrijk en dat sprak me natuurlijk aan; lasers die communicatie via kabels verzorgt. Mijn interesse werd opnieuw gewekt. Tijdens mijn studie aan de TU Eindhoven organiseerde ik met een aantal medestudenten een symposium over fotonica om dit onderwerp uit te lichten. De universiteit was erg met deze zaken bezig dus dat symposium werd een succes.
In 2002 ben ik bij ASML afgestudeerd op het onderwerp optica. Eigenlijk wilde ik daarna graag verder het bedrijfsleven in maar de baan waar ik van droomde was er op dat moment niet. Promoveren was toen voor mij de beste manier om deze tijd te overbruggen en verder aan mijn carrière te bouwen. Via mijn promotor kwam ik na mijn promotie in contact met de universiteit van Santa Barbara waar ik een postdoc kon doen. Het leek me geweldig om rond Silicon Valley te gaan werken. Ik kreeg veel verantwoordelijkheid en kon mooie projecten doen. Silicium was hier de focus.
De hightech regio Silicon Valley in Californië is vernoemd naar silicium, omdat silicium een belangrijke grondstof is voor halfgeleiders.
Ik vond de academische wereld steeds leuker worden en kon in 2013 een eigen vakgroep opzetten in Denemarken. Ik moest zelf funding regelen en meer andere zaken rond de vakgroep oppakken. Heel leuk, maar ook uitdagend want dat soort dingen waren in Silicon Valley wat vanzelfsprekender. Daar kwamen bedrijven naar jou toe om je onderzoek te laten doen.
Ik ben er trots op dat ik deze vakgroep helemaal zelf heb weten op te bouwen. Ik heb de groep Photonic Integrated Circuits opgericht en deze opgeschaald tot 10 mensen. Wij werken aan de simulatie, het ontwerp en de karakterisering van nieuwe componenten en volledige fotonische geïntegreerde schakelingen op basis van silicium, silicium nitride en indiumfosfide. Bijzondere nadruk wordt gelegd op de toepassing en systeemimplementatie, om technologietransfer buiten het lab mogelijk te maken. Sinds april 2020 heb ik een deeltijdaanstelling, maar ik zet deze activiteiten nog steeds voort aan de Universiteit van Aarhus. Ik ben ook wel erg blij dat ik in Eindhoven werk nu, het is belangrijk om met mensen op hetzelfde niveau te kunnen sparren en Eindhoven is dan de top.
Kun je uitleggen wat fotonica technologie is?
Het is de studie naar de actieve controle over licht. Als we licht onder controle hebben kunnen we sensoren bouwen. Of Lidar systemen om de wereld in kaart te brengen. Licht is veel beter dan elektrische signalen als het gaat om bandbreedte (veel informatie overbrengen) over grote afstanden. Dat gaat al gauw 10.000 keer beter. We zien dat fotonica eerst werd gebruikt voor hele grote afstanden (van continent naar continent of tussen landen en steden, bijvoorbeeld) en dat we het langzaamaan zijn gaan gebruiken voor steeds kleinere afstanden zoals van huis naar huis, met je eigen glasvezelaansluiting in de meterkast. Er is nog zoveel te ontdekken. In de wetenschap zijn we altijd op zoek naar nieuwe paradigma’s. Misschien worden quantum computers wel optische systemen.
Moeten we alles begrijpen voordat we het gaan inzetten?
Zeker in ons vak is dat erg belangrijk. Hardware moet je helemaal begrijpen. Silicium is één van de meest bestudeerde materialen ter wereld. We begrijpen het elektrisch, thermisch, optisch en mechanisch. Het gaat hier om nanometers. Als je chips gaat maken moet de yield (het aantal werkende chips per 100 geproduceerd) superhoog zijn namelijk. Ruis en fouten zijn eigenlijk onacceptabel.
Kun je vertellen wat je graag zou bereiken?
Ik word heel gelukkig van elegante oplossingen voor problemen. We werken nu bijvoorbeeld aan een nieuw type laser op een chip waarmee we heel ‘smooth’ golflengtes kunnen veranderen zonder discontinuïteit. Daar kunnen andere wetenschappers weer heel goed gebruik van maken.
Zo werk ik aan de voortgang van technologie en dat is dankbaar werk. Ook denk ik aan de ethiek van technologie van nu. Een voorbeeld daarvan is de desinformatie die tegenwoordig meer en meer wordt verspreid op internet en social media. Dat wordt steeds meer gefaciliteerd door technologie waar wij wetenschappers aan bijdrage, zoals bijvoorbeeld deep fakes, en natuurlijk het internet zelf. Dit acht ik erg kwalijk en slecht voor de wereld en onze onderlinge verhoudingen. Ik stel me weleens de vraag of desinformatie verspreiden wellicht verboden zou worden in de toekomst. Dat is ergens onvermijdelijk naar mijn idee. Maar aan de andere kant werken we ook aan de oplossingen, bijvoorbeeld door verbindingen veilig te maken en om informatie zo te coderen dat the authenticiteit vast staat.
Over het grotere plaatje; hoe kunnen we de exponentialiteit van technologie doorzetten in Eindhoven? Ik heb veel interesse in de werken van Ray Kurzweil en zijn visie op de Singularity. Er komt echt een wereld aan die zo anders is! Dit fascineert me enorm. Gelukkig denk ik… nou ja, hoop ik… dat we altijd in staat zullen zijn de stekker uit een systeem te trekken als het te slim wordt en de verkeerde dingen gaat doen.
Ik wil Randall boeken Bekijk Randall op Linkedin