Ο τομέας τροφίμων και γεωργίας είναι απαραίτητος για την αειφόρο ανάπτυξη. Πράγματι, η εξάλειψη της πείνας, η διασφάλιση της επισιτιστικής ασφάλειας και η προώθηση της βιώσιμης γεωργίας αποτελούν βασικούς στόχους για την Αειφόρο Ανάπτυξη. Σε πολλές αναπτυσσόμενες χώρες, η γεωργία αποτελεί επίσης τη σπονδυλική στήλη της οικονομίας και αποτελεί κλειδί για τη μακροπρόθεσμη και χωρίς αποκλεισμούς ανάπτυξη, λόγω του ισχυρού πολλαπλασιαστικού της αντίκτυπου σε άλλους τομείς. Η καλή υγεία και η ευημερία είναι επίσης θεμελιώδεις για την ανάπτυξη της κοινωνίας.

Οι τεχνολογίες που βασίζονται στο φως μπορούν να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στη βελτίωση της γεωργίας και της καλλιέργειας  μέσω του τομέα της αγρο-φωτονικής. Τα λέιζερ και οι αισθητήρες απεικόνισης στα αεροπλάνα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την χαρτογράφηση των εδαφών και της πυκνότητας των καλλιεργειών και τα δεδομένα ανάκλασης από τη βλάστηση μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό πολύ συγκεκριμένων πληροφοριών όπως η ποσότητα του αζώτου που υπάρχει στα φυτά. Τα λέιζερ και τα τηλεσκόπια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παρακολούθηση της εξάτμισης του νερού και για την επιλογή επαρκούς άρδευσης, ενώ με τον κατάλληλο φωτισμό, τα λαχανικά και τα φρούτα μπορούν να καλλιεργηθούν σε εσωτερικούς χώρους, προσφέροντας δυνατότητες για καλλιέργεια όλον τον χρόνο, ακόμα και σε αφιλόξενες περιοχές.

Οι οπτικές τεχνολογίες διαδραματίζουν βασικό ρόλο στην ιατρική από την απλή διάγνωση και παρακολούθηση, μέχρι τις προηγμένες θεραπευτικές επιλογές και την έρευνα. Η Φωτονική εμφανίζεται σε πολύ απλές και ευρέως διαδεδομένες συσκευές: τα παλμικά οξύμετρα χρησιμοποιούν τη μετάδοση φωτός από μια λυχνία LED μέσω ενός δακτύλου για να μετρήσουν τον κορεσμό οξυγόνου και τον καρδιακό ρυθμό και τα θερμόμετρα δέρματος χρησιμοποιούν ανιχνευτές υπέρυθρου φωτός για να παρέχουν μια ασφαλή και αξιόπιστη μέτρηση της θερμοκρασίας του σώματος . Η απεικόνιση και η χειρουργική επέμβαση έχουν προχωρήσει εντυπωσιακά με τη χρήση ενδοσκόπησης και λαπαροσκόπησης. Οι τεχνολογίες του φωτός και τα λέιζερ βρίσκουν σημαντικές χρήσεις σε πολλές ιατρικές διαδικασίες, όπως τη νευροχειρουργική, τη δερματολογία, την οδοντιατρική, την οφθαλμιατρική, την καρδιοχειρουργική και τις αναδομητικές διαδικασίες. Πολλές θεραπείες με βάση το φως έχουν επίσης αποδειχθεί αποτελεσματικές για την ανίχνευση και τη θεραπεία του καρκίνου. Ένα παράδειγμα τεχνικής που βασίζεται στο φως για τη θεραπεία του καρκίνου είναι η φωτοδυναμική θεραπεία, όπου ένας ασθενής λαμβάνει ένα μη τοξικό φωτοευαίσθητο φάρμακο που απορροφάται από καρκινικά κύτταρα. Κατά τη διάρκεια της χειρουργικής επέμβασης, τοποθετείται μια δέσμη φωτός στη θέση του όγκου, η οποία στη συνέχεια ενεργοποιεί το φάρμακο ώστε να καταστεί τοξικό στα στοχευόμενα κακοήθη κύτταρα.

Τα τελευταία χρόνια έχουν σημειωθεί αξιοθαύμαστα βήματα στον τομέα της τηλεϊατρικής εν γένει, με τη χρήση τηλεπικοινωνιών και τεχνολογιών της πληροφορίας για την παροχή πρόσβασης σε ιατρικές υπηρεσίες που συχνά δεν είναι σταθερά διαθέσιμες από απόσταση. Το smartphone μπορεί να δείξει το δρόμο προς τον εκδημοκρατισμό της υγειονομικής περίθαλψης στις αναπτυσσόμενες χώρες.

Ένα άλλο σημαντικό ζήτημα που αντιμετωπίζει ο κόσμος έχει να κάνει με την ελαττωματική όραση. Παγκοσμίως τα άτομα με αδιόρθωτη ελαττωματική όραση κυμαίνονται σε παγκόσμιο επίπεδο από 100 εκατομμύρια σε πάνω από ένα δισεκατομμύριο ενήλικες και παιδιά! Η παγκόσμια έλλειψη γυαλιών για τη διόρθωση της όρασης συνιστά κάτι πολύ περισσότερο από μια απλή «ταλαιπωρία» καθότι απαγορεύει στους ανθρώπους να εργάζονται και να φροντίζουν τις οικογένειές τους και έχει αρνητική επίπτωση στη σχολική φοίτηση και τη μελέτη των παιδιών.

Ορισμένες ΜΚΟ και βιομηχανίες εργάζονται ενεργά σε συμπληρωματικές προσεγγίσεις για την επίλυση αυτών των προβλημάτων. Μια προσέγγιση χρησιμοποιεί φακούς με υγρό, όπου ο χρήστης μπορεί να προσαρμόσει τα γυαλιά, επιτρέποντας έναν πολύ βολικό τρόπο επιλογής της κατάλληλης διόρθωσης. Μια άλλη ιδέα χρησιμοποιεί χαμηλού κόστους προκατασκευασμένους φακούς και μια συμπαγή μηχανή κάμψης για τη δημιουργία πλαισίων από χάλυβα ελατηρίου. 

Αυτή η προσέγγιση μπορεί να ενθαρρύνει τη δημιουργία βιώσιμων επιχειρήσεων που θα παράγουν και θα πωλούν αυτά τα γυαλιά στις τοπικές αγορές.

Εκτός από τη χρήση τεχνολογιών με βάση το φως για τη βελτίωση της εκπαιδευτικής υποδομής, η επιστήμη του φωτός είναι ένα ιδανικό θέμα που υποκινεί το ενδιαφέρον στα μαθήματα STEM (επιστήμη, τεχνολογία, μηχανική, μαθηματικά) σε ένα περιβάλλον τάξης. Το διδακτικό υλικό με βάση το φως και την οπτική είναι ευρέως διαθέσιμο και μπορεί να είναι οικονομικά προσιτό και απόλυτα κατάλληλο για στρατηγικές μάθησης που βασίζονται στην έρευνα ή για διαδραστικές μεθόδους μάθησης, οι οποίες ενθαρρύνουν τους μαθητές να κατασκευάσουν τη γνώση από τις δικές τους παρατηρήσεις. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με το σύνηθες σενάριο στην τάξη στο οποίο ο δάσκαλος διδάσκει και οι μαθητές απορροφούν παθητικά όσο το δυνατόν περισσότερες πληροφορίες, το οποίο, από μόνο του, είναι γνωστό ότι είναι ανεπαρκές για την ανάπτυξη σωστής εννοιολογικής κατανόησης της υποκείμενης φυσικής.

Ένα από τα σημαντικότερα ζητήματα της κοινωνίας μας είναι η επίτευξη της ισότητας των φύλων. Συγκεκριμένα, υπάρχει μεγάλη ανησυχία στην επιστημονική κοινότητα – ανεξαρτήτως γεωγραφικής θέσης – για τη βελτίωση της ισόρροπης εκπροσώπησης των επιστημόνων σε όλα τα επίπεδα και για την προώθηση της μεγαλύτερης συμμετοχής των υποεκπροσωπούμενων μειονοτήτων στις επιστημονικές και μηχανικές σταδιοδρομίες. Σύμφωνα με την Επιστημονική Έκθεση της UNESCO: προς το 2030, η οποία παρουσιάζει μια εικόνα των τάσεων στην παγκόσμια έρευνα και ανάπτυξη, βασισμένη σε πλούτο ποιοτικών και ποσοτικών δεδομένων για τα τελευταία πέντε χρόνια, οι γυναίκες αποτελούν μια μειονότητα στον κόσμο της έρευνας. Σε παγκόσμιο επίπεδο, ενώ οι γυναίκες επιτυγχάνουν ισοτιμία σε πρώιμα στάδια επιστημονικής σταδιοδρομίας, η συμμετοχή τους μειώνεται με την εξέλιξη της σταδιοδρομίας τους έτσι ώστε να αντιπροσωπεύουν μόνο το 28,4% των ενεργών ερευνητών στον κόσμο! Υπάρχουν επίσης πολύ σημαντικές εθνικές και περιφερειακές διαφορές, με τις γυναίκες να μην παίζουν σχεδόν καθόλου ρόλο στην επιστήμη σε ορισμένες χώρες.

Η κοινότητα της φωτονικής προσπάθησε να αυξήσει την ευαισθητοποίηση σε αυτό το θέμα σε διάφορα επίπεδα, με πρωτοβουλίες που προσπαθούν να προσελκύσουν περισσότερους φοιτητές σε STEM σταδιοδρομίες, εκθέσεις για να τονίσουν τον σημαντικό ρόλο που έχουν οι γυναίκες επιστήμονες στην ανάπτυξη των τεχνολογιών της φωτονικής και βραβεία για επιστήμονες πρώιμης σταδιοδρομίας στον τομέα της φωτονικής ώστε να αποδίδουν αναγνώριση στα επιτεύγματά τους.

Η ανάγκη για ανάπτυξη των επικοινωνιών τονίζεται από την Επιτροπή για την Ψηφιακή Ανάπτυξη των Ηνωμένων Εθνών, η οποία ανέφερε πρόσφατα πως η πρόσβαση σε κινητές συσκευές (τηλέφωνα, tablet και ηλεκτρονικούς αναγνώστες) με ευρυζωνική σύνδεση στο διαδίκτυο μπορεί να φέρει ποιοτική εκπαίδευση στους ανθρώπους παντού, στις φτωχότερες ή τις πιο απομονωμένες κοινότητες του κόσμου. Παρότι η τεχνολογία που φέρνει την οπτική ίνα στο σπίτι (FTTH) προωθείται σε πολλές ανεπτυγμένες χώρες, η κινητή ευρυζωνική τεχνολογία θεωρείται ως η πιο πρακτική λύση για πολλές αναπτυσσόμενες χώρες. Η Διεθνής Ένωση Τηλεπικοινωνιών (ITU) αναφέρει ότι η κινητή ευρυζωνικότητα είναι η ταχύτερα αναπτυσσόμενη τεχνολογία στην ιστορία – οι συνδρομές κινητής τηλεφωνίας υπερβαίνουν πλέον τον παγκόσμιο πληθυσμό και οι ενεργές συνδρομές κινητών ευρυζωνικών συνδέσεων υπερβαίνουν τις 2,1 δισεκατομμύρια! Είναι αξιοσημείωτο ότι το μεγαλύτερο μέρος αυτής της προόδου έχει σημειωθεί στις αναπτυσσόμενες χώρες, οι οποίες αντιπροσωπεύουν το 82% των καθαρών προσθηκών νέων χρηστών του διαδικτύου παγκοσμίως τα τελευταία πέντε χρόνια. Η Επιτροπή των Ηνωμένων Εθνών για την Ευρυζωνικότητα και η ITU πιέζουν έντονα για να εξασφαλίσουν ότι η κινητή ευρυζωνικότητα μπορεί να υλοποιήσει τις δυνατότητές της για βελτίωση στην εκπαίδευση και την ανάπτυξη.

Το νερό είναι απαραίτητο για την ανθρώπινη υγεία. Παρά τα εντυπωσιακά βήματα που έγιναν τις τελευταίες δεκαετίες, δισεκατομμύρια άνθρωποι σε παγκόσμιο επίπεδο εξακολουθούν να υποφέρουν από προβλήματα υγείας εξαιτίας της έλλειψης καθαρού νερού. Παρόλο που έχει σημειωθεί μεγάλη πρόοδος στη χρήση των συμβατικών διαδικασιών επεξεργασίας, υπάρχει συνεχής ανάγκη για ανάπτυξη νέων και συμπληρωματικών τεχνολογιών για την παραγωγή νερού καλής ποιότητας, ειδικά σε αναπτυσσόμενες περιοχές. Οι τεχνολογίες της φωτονικής μπορούν να βοηθήσουν σημαντικά, βελτιώνοντας τόσο την αξιολόγηση της ποιότητας του νερού όσο και την πρόσβαση σε καθαρές πηγές νερού. Για παράδειγμα, τα συστήματα χαμηλού κόστους επεξεργασίας νερού που λειτουργούν με ηλιακούς συλλέκτες μπορούν να αποσυνθέσουν τους οργανικούς ρύπους στο νερό και η άντληση φρεατίων με ηλιακή ενέργεια έχει αποδειχθεί ότι είναι μια βιώσιμη, χαμηλού κόστους λύση για την παροχή πόσιμου νερού και νερού άρδευσης σε χώρους εκτός δικτύου και σε ξηρές περιοχές. Διεξάγεται επίσης έρευνα για την ανάπτυξη φορητών συστημάτων για τον επί τόπου καθαρισμό των υδάτων, με βάση τα LED.

Όταν κάποιος σκέφτεται να αξιοποιήσει τις τεχνολογίες που βασίζονται στο φως για τη βιώσιμη ανάπτυξη, οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας μέσω της ηλιακής ενέργειας θα ήταν πιθανώς το πρώτο πράγμα που θα ερχόταν στον νου για τους περισσότερους ανθρώπους. Άλλωστε, πολλές αναπτυσσόμενες χώρες διαθέτουν άφθονους ηλιακούς ενεργειακούς πόρους (ηλιοφάνεια) και η χρήση ηλιακής ενέργειας είναι ιδανική για την παροχή ενέργειας εκτός δικτύου ως βιώσιμη εναλλακτική λύση για τις γεννήτριες ντίζελ που διαφορετικά θα χρησιμοποιούσαν. Υπάρχουν ακόμη αρκετές προκλήσεις που πρέπει να αντιμετωπίσουμε, αλλά η έρευνα προχωράει γρήγορα στην υποκείμενη φυσική και επιστήμη των υλικών, στην ανάπτυξη τεχνολογιών αποθήκευσης ενέργειας και στη βελτιστοποίηση και σύγκριση των τεχνολογιών της φωτοβολταϊκής και της ηλιακής θερμικής συλλογής.

Σε άμεση σύνδεση με τη διαθεσιμότητα ενέργειας είναι και η διαθεσιμότητα φωτισμού. Χωρίς αξιόπιστη πηγή φωτός πολλοί άνθρωποι στις αναπτυσσόμενες κοινότητες εξαρτώνται από λαμπτήρες κηροζίνης για να βλέπουν, οι οποίοι εκτιμάται ότι ευθύνονται για τον θάνατο πάνω από ένα εκατομμύριο ανθρώπων κάθε χρόνο. Η παροχή καθαρών και αποδοτικών μορφών φωτισμού στις αναπτυσσόμενες κοινότητες δεν είναι μόνο σημαντική για λόγους υγείας – είναι επίσης ζωτικής σημασίας για την παραγωγικότητα. Οι οικογένειες στις αγροτικές κοινότητες βασίζονται στην εργασία για να καλύψουν τις βασικότερες ανάγκες της οικογένειάς τους, αλλά οι ώρες εργασίας μπορούν να περιοριστούν λόγω του σπάνιου φωτισμού μετά το ηλιοβασίλεμα. Η πλειοψηφία των παιδιών στις αναπτυσσόμενες χώρες επιβάλεται να εργάζονται κατά τη διάρκεια της ημέρας για να βοηθήσουν στο εισόδημα της οικογένειάς τους. Χωρίς ή με ανεπαρκές φως τη νύχτα, τα παιδιά στερούνται εκπαίδευσης. Αν και οι μακροπρόθεσμες λύσεις απαιτούν σαφείς πολιτικές για τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας σε περιφερειακό επίπεδο, πολλές βιομηχανίες και ΜΚΟ και άλλες ενώσεις εργάζονται για να προωθήσουν τη χρήση φορητών φωτοβολταϊκών φανών υψηλής ευκρίνειας με ηλιακή ενέργεια σε περιοχές όπου υπάρχει από ελάχιστη έως καθόλου αξιόπιστη πηγή φωτός.

Οι αναπτυσσόμενες χώρες βρίσκονται στην πρώτη γραμμή των ανθρωπογενών κλιματικών αλλαγών κατά τον επόμενο αιώνα. Σύμφωνα με την Πέμπτη Έκθεση Αξιολόγησης της IPCC, κατά τη διάρκεια του 21ου αιώνα, η κλιματική αλλαγή αναμένεται να οδηγήσει σε αύξηση υγειονομικών προβλημάτων σε πολλές περιοχές, και ιδιαίτερα στις αναπτυσσόμενες χώρες με χαμηλό εισόδημα. Οι αγροτικές περιοχές αναμένεται να έχουν σημαντικές αλλαγές στη διαθεσιμότητα και τον εφοδιασμό νερού, στην επισιτιστική ασφάλεια, στις υποδομές και στα γεωργικά εισοδήματα, αλλά και μετατοπίσεις στους τομείς παραγωγής τροφίμων και μη εδώδιμων καλλιεργειών παγκοσμίως.

Οι τεχνολογίες του φωτός είναι κρίσιμες για την παρακολούθηση και την πρόβλεψη των συνεπειών της κλιματικής αλλαγής. Χρησιμοποιούνται ευρέως για τη χαρτογράφηση της ακτινοβολίας που εκπέμπεται από την επιφάνεια της Γης χρησιμοποιώντας ραδιομετρητές, σαρωτές και αισθητήρες τοποθετημένους σε δορυφόρους που περιστρέφονται γύρω από τον πλανήτη μας. Αυτές οι μετρήσεις μεταδίδονται σε σταθμούς εδάφους όπου τα δεδομένα μετατρέπονται σε εικόνες που παρέχουν πληροφορίες για τα ωκεάνια ρεύματα ή την παγκόσμια κατανομή διοξειδίου του άνθρακα.