Fotonik ve fototronik, modern mikroçip teknolojilerinin evriminde belirleyici iki ayrı alan olarak karşımıza çıkmaktadır. Fotonik, ışığın üretimi, iletimi ve işlenmesi üzerine temellenirken; fototronik, foton–elektron etkileşimlerini kullanarak hibrit sistemlerin geliştirilmesine odaklanmaktadır. Bu makalede, iki kavram arasındaki temel farklılıklar, tarihsel gelişimleri, uygulama alanları ve gelecek potansiyelleri karşılaştırmalı olarak incelenmektedir.
Anahtar Kelimeler: Fotonik, Fototronik, Mikroçip, Non-Binary Elektronik, Optoelektronik
1. Giriş
Geleneksel elektronik, bilgi işleme süreçlerinde elektron akışına dayanır. Ancak Moore yasasının sınırlarına yaklaşılması, enerji verimliliği ve hız sorunları, alternatif paradigmaların araştırılmasını zorunlu kılmıştır. Bu bağlamda, fotonik ve fototronik alanları, elektronik ötesi teknolojiler arasında öne çıkmaktadır (Saleh & Teich, 2019).
Fotonik, ışığın doğrudan kullanımına dayanırken, fototronik daha ileri bir aşamayı temsil ederek foton–elektron etkileşiminden doğan yeni bilgi işleme mekanizmalarını gündeme getirmektedir.
Fotonik (Photonics), fotonların üretilmesi, yönlendirilmesi, modüle edilmesi ve algılanmasına odaklanan bilimsel ve teknolojik bir disiplindir. Özellikle telekomünikasyon, sensör teknolojileri, kuantum hesaplama ve tıbbi görüntüleme alanlarında kritik uygulamalara sahiptir (Agrawal, 2012).
Başlıca özellikleri:
Fotonların yük taşımaması sayesinde elektromanyetik parazite karşı dayanıklılık.
Çok yüksek band genişliği ile hızlı veri iletimi.
Fiber optik ağlar, lazer tabanlı iletişim ve kuantum optik deneylerde kullanım.
Fototronik (Phototronics), fotonların yalnızca bilgi taşıyıcısı değil, aynı zamanda elektronların kuantum ve elektronik davranışlarını aktif olarak kontrol eden unsur olarak işlev gördüğü hibrit bir teknolojidir (Wang et al., 2018).
Fototronik cihazlarda, ışık ile uyarılan yarıiletkenler veya nanomalzemeler, elektriksel iletkenliği ve mantıksal işlevleri yeniden tanımlamaktadır. Böylece, klasik ikili (binary) mantık kapılarının ötesinde non-binary elektronik sistemlere olanak sağlanmaktadır (Bilgin, 2025).
Başlıca özellikleri:
Foton–elektron etkileşimi temelli bilgi işleme.
Optoelektronik transistörler, fotonik kontrollü MOSFET’ler.
Yeni nesil mikroçiplerde hem ışığın hem elektronun birlikte mantık girdisi olması.
| Özellik | Fotonik | Fototronik |
|---|---|---|
| Bilgi Taşıyıcı | Sadece foton | Foton + elektron (hibrit) |
| Amaç | Işığın taşınması ve işlenmesi | Işığın elektroniği yönlendirmesi |
| Mantık Yapısı | Binary tabanlı optik mantık | Non-binary/hibrit mantık |
| Uygulama Alanı | Telekom, lazerler, fiber optik, kuantum optik | Mikroçip tasarımı, optoelektronik mantık kapıları, non-binary çipler |
| Avantajı | Yüksek hız, parazitsizlik | Daha kompleks bilgi işleme kapasitesi |
| Sınırlılığı | Elektron tabanlı işlemcilere tam entegrasyon sorunu | Henüz araştırma ve prototip aşamasında |
Fotonik teknolojiler hâlihazırda iletişim ve veri aktarımı alanlarında endüstri standardı haline gelmiştir. Ancak fototronik, geleceğin mikroçip tasarımlarında hesaplama paradigmasını değiştirme potansiyeline sahiptir. Özellikle yapay zekâ ve yüksek yoğunluklu veri merkezlerinde enerji verimliliğini artıracak ve işlem kapasitesini katlayacaktır (Soref, 2018).
Bilgin’in (2025) geliştirdiği “Non-Binary Electronics” teorisi, fototroniğin yalnızca elektronik alternatifi değil, elektronik sonrası bir paradigma olarak tanımlanabileceğini ortaya koymaktadır.
Fotonik, ışığın doğrudan kullanımıyla elektronik sınırlarını aşmaya çalışırken; fototronik, ışığın elektronlarla etkileşimini merkeze alarak yeni nesil hibrit bilgi işleme sistemleri inşa etmektedir. Bu bağlamda, fototronik geleceğin mikroçip tasarımlarında çığır açıcı bir rol üstlenecektir.
Bilgin, A. (2025). Ontoepistemological Limitations of Computational Intelligence Arising from Electronic Hardware: Binary Substrate Problem, Possible Solutions and Theories. OASK Publishers. https://oaskpublishers.com/assets/article-pdf/Ontoepistemological-Limitations-of-Computational-Intelligence-Arising-from-Electronic-Hardware-Binary-Substrate-Problem-Possible-Solutions-and-Theories.pdf
Churchland, P. M. (1989). A Neurocomputational Perspective: The Nature of Mind and the Structure of Science. MIT Press.
Dennett, D. C. (1991). Consciousness Explained. Little, Brown and Company.
Koch, C. (2012). Consciousness: Confessions of a Romantic Reductionist. MIT Press.
McCulloch, W. S., & Pitts, W. H. (1943). A logical calculus of the ideas immanent in nervous activity. The Bulletin of Mathematical Biophysics, 5(4), 115–133.
Penrose, R. (1994). Shadows of the Mind: A Search for the Missing Science of Consciousness. Oxford University Press.
Piccinini, G. (2015). Physical Computation: A Mechanistic Account. Oxford University Press.
Searle, J. R. (1980). Minds, brains, and programs. Behavioral and Brain Sciences, 3(3), 417–424.
Turing, A. M. (1950). Computing machinery and intelligence. Mind, 59(236), 433–460.
Von Neumann, J. (1958). The Computer and the Brain. Yale University Press.
Adem Bilgin
English
German
Russian
Arabic