Photonik ist ein breites Studiengebiet, das die Erforschung und Anwendung von Licht in all seinen vielfältigen Formen umfasst. Das Feld interessiert sich nicht nur für das sichtbare Lichtspektrum; Ultraviolettes Licht und Infrarotlicht sind ebenfalls sehr wichtig. Das Gebiet der Photonik zielte ursprünglich darauf ab, Licht auf Aufgaben anzuwenden, die bisher nur durch Elektronik gelöst werden konnten, wie beispielsweise die Telekommunikation. Die Moderne versucht, dieses Bestreben fortzusetzen und zu erweitern, indem sie nach allen Anwendungen des Lichts sucht. Die Photonik schöpft aus mehreren anderen Bereichen wie der Quantenelektronik und der modernen Optik und trägt zu diesen bei.
Es gibt viele Aspekte des Lichts und seines Verhaltens, die für diejenigen wichtig sind, die Photonik für wissenschaftliche oder industrielle Zwecke studieren. Die Lichtübertragung ist beispielsweise wegen der Notwendigkeit einer effizienten und zuverlässigen Datenbewegung zu und von entfernten Orten wichtig. Hierfür werden häufig Glasfaserkabel verwendet. Lichtemission und -verstärkung sind auch für die Erzeugung und Manipulation effektiver Signale wichtig.
Die Lichtsensorik ist in der Photonik besonders wichtig, da das Licht bei Experimenten und Tests oft quantifiziert werden muss und möglicherweise nicht einmal sichtbar ist. Einige Geräte zur Lichtdetektion sind chemischer Natur; zum Beispiel kann Licht einer bestimmten Frequenz oder Intensität einen bestimmten chemischen Effekt verursachen. Andere Detektoren verhalten sich wie Thermometer und reagieren auf die Wärme, die durch einfallendes Licht zugeführt wird.
Der Bereich der Photonik wird in vielen verschiedenen Branchen eingesetzt, von der Unterhaltungselektronik bis zur Robotik. Barcode-Scanner und DVD-Lesegeräte sind beispielsweise beides lichtbasierte Technologien. Auch in der Medizin wird Licht in Form von Lasern zur Sehkorrektur und zur Tattooentfernung eingesetzt. Militärische Anwendungen umfassen die Erkennung von Infrarotlicht, um Wärmequellen im Dunkeln freizulegen. Einige Anwendungen der Photonik dienen ausschließlich der Unterhaltung; Dazu gehören Lasershows und holografische Kunst.
Die breite Palette kommerzieller, industrieller und militärischer Anwendungen im Bereich der Photonik stellt sicher, dass es sich um einen gut finanzierten und florierenden Bereich der wissenschaftlichen Forschung handelt. Das Studium und die Anwendung von Licht haben viele Facetten, daher gibt es viele verschiedene Aspekte des Lichtverhaltens und der Lichtnutzung, die jederzeit untersucht werden können. Ein gängiges Forschungsgebiet ist die Modulation, die Art und Weise, wie Informationen in Licht kodiert werden können. Die einfachste Modulationsmethode ist das Ein- und Ausschalten einer einzelnen Lichtquelle nach einem vorgegebenen Code, beispielsweise Morsecode. Andere Modulationsverfahren, wie beispielsweise orthogonales Frequenzmultiplexverfahren, versuchen, unterschiedliche Qualitäten verschiedener Lichtquellen, wie beispielsweise Frequenz, zu verwenden, um komplexere und effizientere Signale zu senden.