Forschungsfelder

Ob im Bereich der Energie und Umwelt, in der Produktion, in Fragen der Mobilität, in der Informationsgesellschaft oder der Medizintechnik: Die Photonik bietet zahlreiche Ansätze zur Lösung drängender gesellschaftlicher und umweltpolitischer Fragen. Entsprechend breit angelegt ist auch das Spektrum der BMBF-geförderten Forschungsthemen.

Aktuell fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) industrielle Verbundprojekte der Photonik in elf Forschungsfeldern. Die Basis dafür liefert das im Jahr 2012 gestartete Förderprogramm „Photonik Forschung Deutschland – Licht mit Zukunft“.

Ergänzend dazu bietet das BMBF mit dem Förderinstrument „KMU innovativ: Photonik/Optische Technologien“ eine Förderung für kleine und mittelständische Unternehmen an. Diese ist themen- und technologieoffen angelegt aber der Photonik zuzuordnen. Hinter dem Forschungsfeld „Explorative Forschung“ verbirgt sich die Förderung von wissenschaftlichen Vorprojekten zur Erschließung neuer Zukunftsfelder mit strategischer Bedeutung.

Biophotonik - Forschen und Heilen mit Licht

Leben retten, Gesundheit erhalten, Lebensqualität verbessern: Wir alle werden vom Paradigmenwechsel im Life-Science-Bereich profitieren. So wird die vorbeugende Medizin zukünftig die kostenintensive Behandlung fortgeschrittener Krankheiten zunehmend ersetzen. Grundlage dafür ist vor allem das bessere Verständnis zellulärer Prozesse bis auf die Ebene molekularer Lebensvorgänge. Die Photonik ermöglicht neue Ansätze für eine personalisierte Medizin – angefangen bei bildgebenden diagnostischen Verfahren über die Entwicklung neuer Wirkstoffe bis hin zur minimalinvasiven Chirurgie.

Funktionale Oberflächen und Schichten - neue Eigenschaften für Werkstoffe

Die Funktionalisierung von Oberflächen und Schichten ist heute eine der wichtigsten Anwendungen der Photonik. Mit ihren Methoden lassen sich die Eigenschaften von Oberflächen und Schichten über einen äußerst großen Wirkungsbereich beherrschen.

Integrierte Optik - die Miniaturisierung optischer Systeme

Mikrointegration ist eines der derzeit ökonomisch bedeutendsten Forschungsgebiete in der Optik. So wie heute beinahe jedes technische System über integrierte elektronische Schaltkreise verfügt, so werden in Zukunft auch integrierte optische Komponenten in unserem Alltag allgegenwärtig sein. Möglich wird dies durch die drastische Kosten- und Bauraumreduzierung optischer Funktionselemente, wie sie für integrierte Systeme charakteristisch sind.

Kommunikation – Photonik als Schlüsseltechnologie für das Gigabit Internet

Die optische Kommunikationstechnik ist das technologische Fundament des heutigen Internets. Die gigantischen Datenmengen, die wie selbstverständlich zwischen den Kontinenten übertragen werden, könnten ohne die Verwendung von Glasfasern nicht bewältigt werden. Dabei erfordert die unverändert rasante Entwicklung des Mediums Internet bereits kurzfristig den Ausbau der Glasfasernetze bis zum Teilnehmeranschluss. Dies wird einen sprunghaften Anstieg der Nachfrage nach optischen und optoelektronischen Bauelementen und Subsystemen zur Folge haben. Die Fähigkeit zur kostengünstigen Fertigung ist daher ein entscheidender Wettbewerbsfaktor.

Lasertechnik - das Werkzeug Licht

Laser spielen in modernen Produktionsprozessen eine Schlüsselrolle. So können im Automobil- und Flugzeugbau verstärkt Leichtbaukonstruktionen eingesetzt, Schweißverbindungen verbessert und Bearbeitungsgeschwindigkeiten erhöht werden. Zudem ergeben sich aus den wachsenden Ansprüchen an Qualität und Leistungsfähigkeit Anforderungen an die Fertigungstechnik, die häufig von klassischen Verfahren nicht mehr erfüllt werden können. Reduzierter Materialeinsatz bei verbesserter Stabilität und Belastbarkeit ist dabei nur ein entscheidendes Kriterium. Der Laser schafft die Voraussetzungen für eine wirtschaftliche und umweltschonende Produktion.

Beleuchtung / LED - das Licht der Zukunft

In vielen Bereichen des täglichen Lebens spielen Lichtquellen eine große Rolle so z. B. im Wohnumfeld oder im Automobil und auch kleinere Gebrauchsgegenstände wie Mobiltelefone kommen nicht ohne Lichtquellen aus. Leuchtdioden (LED; vom engl. „light emitting diodes“) besitzen hier ein enormes Einsatzpotenzial. Sie leiten derzeit eine Revolution der modernen Lichttechnik ein, denn sie kombinieren, wie keine andere Lichtquelle zuvor, die technischen Erfordernisse unserer Zeit: hohe Energieeffizienz, große Farbvielfalt, Stabilität, lange Lebensdauer, Brillanz und völlig neue Designmöglichkeiten.

Organische Elektronik - Hightech aus Kunststoff

Die organische und großflächige Elektronik (OLAE – Organic and Large Area Electronics) ist eine der Zukunftstechnologien unserer Zeit. Sie zielt auf Anwendungen, in denen elektronische Bauteile auf der Basis leitender und halbleitender Kunststoffe gefertigt werden, und bietet Antworten für viele, zentrale Fragestellungen der heutigen Gesellschaft.

Optikkomponenten - Grundlage der Photonik

Moderne Optikkomponenten sind um ein vielfaches leistungsfähiger als die klassische sphärische Linse. Von der Asphäre und der Freiformfläche bis hin zum diffraktiven optischen Element (DOE) steht eine Vielfalt neuer Möglichkeiten für das Design hochwertiger Optiksysteme zur Verfügung. Voraussetzung für deren Nutzung ist die kosteneffiziente Beherrschung der anspruchsvollen Herstellungsverfahren einschließlich einer präzisen Charakterisierung der Komponenten.

Plasmatechnik - Innovationen aus leuchtenden Gasen

Die Plasmatechnik ist eine Schlüsseltechnologie und in vielen Branchen präsent, u. a. als Lichtquelle in der Mikroelektronik oder Medizintechnik. Insbesondere für die Prozess- und Verfahrenstechnik ist sie von wesentlicher Bedeutung so z. B. bei der Veredelung von technischen Oberflächen aus Kunststoffen und Metallen, der Reinigung von Gasen und Oberflächen, der Lichterzeugung, der Schaltung hoher Ströme oder der Entkeimung von Verpackungen.

Photonische Prozessketten - das Zusammenspiel vorantreiben

Im internationalen Wettbewerb nimmt der Druck auf Deutschland als Produktionsstandort und Fabrikausrüster der Welt zu. Kurze Produktzyklen und hoher Variantenreichtum lassen die industrielle Produktion immer dynamischer und komplexer werden. Unter dem Begriff „Photonische Prozessketten“ möchte das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) Projekte vorantreiben, die Antworten auf diese veränderten Rahmenbedingungen liefern. Im Fokus steht die intelligente Verkettung photonbasierter Fertigungsprozesse mit vor- und nachgelagerten Produktplanungsprozessen zur flexiblen Fertigung individualisierter oder komplexer Produkte.

Photovoltaik – Solarstrom aus Deutschland

Um die internationale Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Photovoltaik-Industrie und die Arbeitsplätze am Standort Deutschland mittel- und langfristig zu sichern und auszubauen, hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gemeinsam mit dem Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) die Innovationsallianz Photovoltaik auf den Weg gebracht.

Sensorik und Analytik - Sinne für die Produktion

Die Photonik eröffnet der Messtechnik, Sensorik und Analytik völlig neue Möglichkeiten und stellt neue Sinne für die Produktion von Morgen bereit. Von der 3D-Kamera über den Motorsensor bis hin zum Lebensmitteltester im Handy - Photonik ist die Grundlage für flexible, schnelle und berührungslos arbeitende Sensoren und Messsysteme. Aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften wird sie in immer stärkerem Maße zur Überwachung von Produktionsprozessen und für die Umweltanalytik eingesetzt.

Explorative Forschung - das Frühbeet der Photonik

Die angewandte Forschung und Entwicklung benötigt immer neues Wissen und neue Ideen, um die ihr gestellte Aufgabe zu erfüllen. Da solche unverzichtbaren Impulse oftmals nicht aus der Disziplin stammen, die später am meisten davon profitiert bzw. ihrer am dringlichsten bedarf, ist eine sehr weiträumige Perspektive bei der Suche nach neuen Lösungswegen vonnöten. Dies überfordert oftmals die Forschung und Entwicklung eines einzelnen Unternehmens. Die Förderung derartiger, übergreifend explorativ angelegter Forschung soll helfen, diese Lücke zu schließen.

KMU-Maßnahmen - kleinere und mittlere Unternehmen stärken

Kleinere und mittlere Unternehmen (KMU) stellen eine wichtige Nahtstelle für den Transfer von Forschungsergebnissen aus der Wissenschaft in die Wirtschaft dar. Sowohl in etablierten Bereichen der Photonik als auch bei der Umsetzung neuer Schlüsseltechnologien in die betriebliche Praxis hat sich in den letzten Jahren eine neue Szene innovativer Unternehmen herausgebildet, die es zu stärken gilt.

Open Innovation – neue Innovationspfade für Forschung und Entwicklung

Open Innovation steht für die Öffnung des Innovationsprozesses für Dritte. Hiermit können Organisationen aus Wissenschaft und Wirtschaft den aktuellen Herausforderungen begegnen und der zunehmenden Komplexität und Geschwindigkeit von Innovationen besser Rechnung tragen.

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