Integrierte Optik

Integrierte Optik – Miniaturisierung optischer Systeme

Mikrointegration ist eines der ökonomisch bedeutendsten Forschungsgebiete in der Optik. So wie heute beinahe jedes technische System über integrierte elektronische Schaltkreise verfügt, werden auch integrierte optische Komponenten zukünftig nicht mehr aus unserem Alltag wegzudenken sein. Dies wird unter anderem möglich durch die stetige Verbesserungen der Herstellungsverfahren für integrierte optische Systeme.

Am Anfang der Entwicklung

Damit integrierte optische Systeme einen ebenso großen Erfolg haben wie die Mikroelektronik, müssen Prozesstechnologien erforscht und weiterentwickelt werden, die es erlauben, integrierte photonische Baugruppen präzise und preiswert zu produzieren. Die Herstellungsverfahren sind viel aufwändiger als in der Elektronik. Grund ist die deutlich größere Bandbreite an Funktionen, Materialien und Strukturen, die die Photonik bietet. Daher sind auch elektronische Halbleiterchips bereits seit Jahrzehnten Standard, während die optische Mikrointegration erst am Beginn ihrer Entwicklung steht.

Ein langer Weg bis zum Silizium-Chip

Ihre technischen und funktionalen Vorteile kann die optische Mikrointegration am besten in Kombination mit der Elektronik ausspielen. Die Vision: ein monolithisch integrierter elektro-optischer Chip, der alle elektronischen und optischen Funktionen auf einer Silizium-Plattform vereint. Leistungsfähiger, aber teurer sind Hybrid-Chips, die optische Komponenten aus Verbindungshalbleitern enthalten. Sie sind bereits heute weit verbreitet. Doch hat die Forschung noch viel zu tun, bis alle wesentlichen optischen Funktionen in einen Silizium-Chip integriert werden können.

Forschen in alle Richtungen

Forschungsbedarf besteht bei allen relevanten Aspekten der Mikrointegration – vom Design über die Mikrostrukturierung bis zur Aufbau- und Verbindungstechnik. Voraussetzung für die Realisierung einer Vielzahl innovativer Produkte ist die Möglichkeit, ein optisches System zu miniaturisieren und kostengünstig zu produzieren. Die Anwendungsgebiete sind entsprechend vielfältig. Sie reichen von der Telekommunikation über die Konsumentenelektronik, die Medizin- und Fahrzeugtechnik bis hin zur Maschinen- und Anlagensteuerung.

Mit gezielten Fördermaßnahmen verfolgt das Bundesministerium für Bildung und Forschung das Ziel, erforderliches Wissen für die optische Mikrointegration in Verbundprojekten zu erarbeiten und für eine breite Verwendung verfügbar zu machen.