Fotoniikka on nopeasti kehittyvä tieteen ja tekniikan ala, jonka tutkimuksessa, tuotekehityksessä ja käytännön osaamisessa suomalaiset yritykset ja koulutusorganisaatiot ovat maailman huipputasoa.

Suomessa alan osaaminen on pitkälti ryhmittynyt paikallisten innovaatio- ja osaamiskeskittymien ympärille. Yksi maamme suurimmista fotoniikka-alan ekosysteemeistä sijaitsee Joensuussa, jossa Itä-Suomen yliopisto (UEF) on tarjonnut alan tutkimusta ja koulutusta jo viiden vuosikymmenen ajan. Yhdessä Tampereen yliopiston, Aalto-yliopiston ja VTT:n kanssa UEF on osa Suomen Akatemian rahoittamaa fotoniikan lippulaivahanketta (PREIN) ja vastaa hankkeen vaikuttavuudesta.

– Fotoniikan tutkimus- ja kehitystoiminta etenee harppauksittain. Älylaitteiden yleistymisen myötä esimerkiksi entistä tehokkaampia optisia sensoreita tarvitaan enemmän kuin koskaan ennen. Kaikkea halutaan mitata, ja päivä päivältä tämä mittausteknologia tulee halvemmaksi ja tehokkaammaksi. Myös kameroissa sekä näyttöteknologiassa kehitysvauhti on päätähuimaavaa, Itä-Suomen yliopiston fotoniikan instituutin johtaja Jyrki Saarinen kuvaa nopeasti muuttuvaa alaa.

Tavoitteena tuhat työpaikkaa ja 200 miljoonaa euroa liikevaihtoa

Fotoniikan nopea kehitys näkyy myös kukoistavana yritystoimintana. Ala kasvaa Suomessa keskimäärin 20 prosentin vuosivauhdilla, ja Joensuun kaupunki onkin nimennyt fotoniikan yhdeksi neljästä kärkitoimialastaan. Vuonna 2021 avautuvan Photonics Business and Research Center Joensuun myötä kaupunki tavoittelee yhä suurempaa osaa kasvavasta potista.

– Tavoitteenamme on, että fotoniikkaliiketoiminta työllistää vuoteen 2030 mennessä yli tuhat henkeä ja tuottaa 200 miljoonan euron liikevaihdon Joensuun seudulla. Uuden fotoniikkakeskuksen perustaminen on Joensuun fotoniikan kasvuvision tärkeimpiä toimenpiteitä ja keskeinen mahdollistaja tavoitteillemme, kertoo projektia johtavan Business Joensuun toimitusjohtaja Harri Palviainen.

Uudessa fotoniikkakeskuksessa alan yrityksiä sekä fotoniikkaa hyödyntäviä valmistavan teollisuuden yrityksiä tuetaan liiketoiminnan kehittämisessä, pääoman hankinnassa ja verkostoitumisessa. Yrityksiä autetaan edistämään innovaatioita kansallisesti ja kansainvälisesti, niille kartoitetaan uusia markkinoita ja yritysten palvelukseen etsitään uusia osaajia. Keskukseen kaavaillaan myös kiihdyttämöohjelmaa, jossa alan start-upien toimintaa vauhditetaan kansainvälisille markkinoille.

Joensuussa toimii jo useita tunnettuja fotoniikka-alan yrityksiä kuten Dispelix, Hypermemo, Nanocomp ja Seetrue. Tavoitteena on parantaa fotoniikkaa hyödyntävien yritysten toimintaedellytyksiä Joensuussa, luoda uutta liiketoimintaa sekä houkutella seudulle uusia yrityksiä ja työpaikkoja Suomesta ja maailmalta.

– Joensuussa on tehty pitkäjänteisesti työtä fotoniikan eteen. Tutkimusinfran ja koulutuksen kehittäminen sekä kansainvälisten verkostojen rakentaminen antavat hyvän pohjan nyt käynnistyvälle vaiheelle, jossa tehdystä työstä synnytetään liiketoimintaa. Valmiudet palvella yrityksiä ovat nyt kunnossa. Yritystilat fotoniikan liiketoiminnalle tulevat tarpeeseen. Ala kasvaa ja osaajia rekrytoidaan koko ajan lisää. Fotoniikka-ala on kansainvälistä ja täältä haetaan osaamista, yritykset hakeutuvat tänne ja kasvattavat liiketoimintaansa maailmalle, kuvaa Photonics Finlandin toiminnanjohtaja Juha Purmonen keskuksen toimintaa.

Pitkäjänteistä työtä yhteisen asian puolesta

Projektin ensimmäisessä vaiheessa uusi fotoniikkakeskus perustetaan Itä-Suomen Yliopiston Joensuun kampukselle. Laajennussuunnitelmat ovat kuitenkin jo pitkällä, ja muutaman vuoden päästä keskuksen on määrä muuttaa omiin uusiin tiloihinsa.

Uusi keskus tuo mukanaan uudet yhteiset puitteet, mutta yhteistyötä on tehty jo pitkään. Yliopisto on muun muassa vuokrannut fotoniikka-alan yrityksille tiloja ja laitteita, ja vastavuoroisesti opiskelijat ovat päässeet kouluttautumaan yritysten omien laitteiden parissa. Karelia-ammattikorkeakoulu puolestaan on tukenut yrityksiä tarkkuustekniikkaan pohjautuvien tuotteiden suunnittelussa ja prototyyppien valmistuksessa. Tiivis yhteistyö takaa, että oppilaitosten tuottama koulutus vastaa yritysten tarpeisiin entistä paremmin.

Keskus lisää koulutusorganisaatioiden yritys- ja tutkimusyhteistyön mahdollisuuksia sekä tuo käyttöön laitteita, joita organisaatiot eivät yksin kykenisi hankkimaan.

– Fotoniikka on toiminut yritysyhteistyössä eräänlaisena suunnannäyttäjänä: yhteistä ekosysteemiä on rakennettu jo pitkään, ja tähän suuntaan uskomme muidenkin alojen siirtyvän. Uusi fotoniikkakeskus luo paitsi entistä paremmat puitteet tilojen ja laitteiden yhteiskäytölle, myös osaamisen ja tiedon jakamiselle. Keskus on merkittävä vetovoimatekijä sekä yliopistolle että koko maakunnalle, kertoo UEF:n Luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnan dekaani Jukka Jurvelin.

– Karelian ja UEF:n fotoniikkaosaajat ovat tottuneet työskentelemään yhdessä, ja esimerkiksi monen yrityksen tuotekehitys tapahtuu ammattikorkeakoulun tai yliopiston tiloissa. Uuden fotoniikkakeskuksen myötä yhteistyö ottaa taas harppauksen eteenpäin, kuvaa Karelia-ammattikorkeakoulun rehtori Petri Raivo alueen fotoniikka-alaa.

FAKTA: Mikä fotoniikka?

Fotoniikka eli valotiede tutkii valon tuottamista, sen käyttäytymistä ja havainnointia.

Tieteen ja käytännön alana fotoniikka voidaan jaotella karkeasti kolmeen osa-alueeseen: valon tuottamiseen, valonsiirtoon ja -modulaatioon sekä valon havainnointiin ja mittaamiseen. Valontuotanto kattaa kaikki yhteydet, jossa valoa syntyy – LEDeistä lasereihin ja näyttöpäätteisiin. Valonsiirto puolestaan käsittää eri tavat siirtää valoa paikasta toiseen vaikkapa optisten kuitujen avulla, kun taas modulaatiossa valon kulkua ja käyttäytymistä muokkaavat esimerkiksi optiset linssit. Valon havainnoinnissa ja mittaamisessa oleellisessa osassa ovat valon muutoksia tarkkailevat sensorit, joita käytetään esimerkiksi kameroiden kennoissa.

Digitaalisessa yhteiskunnassa fotoniikka on läsnä lähes kaikkialla: LED-valoissa ja kameroissa, näytöissä ja sensoreissa. Suomesta fotoniikan osaamista löytyy kaikilta sen kolmelta osa-alueelta. Joensuun seudulla toimivat yritykset ovat erikoistuneet etenkin mikro-optiikkaan ja nanofotoniikkaan, käsittäen fotoniikan koko kaaren valon käyttäytymisestä ja vuorovaikutuksesta komponenttien valmistamiseen ja soveltamiseen. Kaupallisesti alueen erikoistuminen näkyy esimerkiksi VR- ja AR-laseissa, joiden hyödyntämien optisten komponenttien valmistuksessa Joensuun seudulla toimivat yritykset lukeutuvat maailman huippuihin.