Photonik nach Maß - Funktionalisierte Materialien und Komponenten für optische Systeme der nächsten Generation

Im Zentrum dieser Fördermaßnahme stehen maßgeschneiderte photonische Materialien und Konzepte für optische Komponenten und Systeme der nächsten Generation mit höchster Performanz, auch unter Nutzung komplexer Oberflächen, oder innovativen linearen und nichtlinearen Eigenschaften. Entsprechende Projekte sollen auf die Innovation in der optischen Komponente zentriert sein und von dort ausgehend die für die Anwendung und Umsetzung wesentliche Wertschöpfungskette abdecken. Die entsprechende Demonstration der Komponenten mit umsetzungsrelevanten Parametern ist dabei von besonderer Bedeutung und die Einbindung eines Anwenders in die Konsortien zwingend.

Charakteristisch soll die Kombination mehrerer innovativer Bestandteile sein, wie beispielsweise Schichtsysteme, Nanostrukturen, neuartige Materialien und Freiformgeometrien.

Forschungsthemen finden sich demgemäß in den Bereichen:

• Neue photonische Materialien bzw. Materialklassen, Oberflächen und Schichten mit maßgeschneiderten optischen Eigenschaften, speziell variabel anpass- bzw. funktionalisierbare Materialien,
• hier auch Gradientenwerkstoffe zur stufenlosen Anpassung optischer Systeme, bzw. mit schaltbaren oder durchstimmbaren Eigenschaften
• Einfache, kosteneffiziente Verwendung von Hochleistungswerkstoffen (z. B. Diamant, Keramiken) in optischen Systemen
• Optische Polymere, Elastomere, auch Verbundmaterialien und Schichtsysteme, insbesondere zur Verwendung in Hybridsystemen
• Neuartige künstliche optische Materialien und Funktionalitäten u. a. durch Nanokomposition, Strukturierung oder Dotierung
• Oberflächen- und Tiefenstrukturierung auf der Nanoskala zur gezielten Kontrolle der elektromagnetischen Moden des Lichts in Materie, auch photonische Bandlückenmaterialien.
• Materialien, Schichten und Strukturen für die Mikrointegration auf Waferlevel, insbesondere in Silizium und für integrierte elektro-optische Systeme
• Neue Software-Werkzeuge und Algorithmen mit durchgängigen Datenketten entsprechend industrieller Standards für das ganzheitliche Design kombinierter multifunktionaler Bauelemente

Mögliche Konzepte umfassen u. a. Präzisions- und Freiformoptik, segmentierte Optik, diffraktive bzw. Hybridoptik und faseroptische Komponenten sowie Kombinationen dieser Ansätze. Die Adressierung von Vorhaben, welche im Kern Prozesse der Lichterzeugung und -verstärkung beinhalten, ist nicht beabsichtigt.

Die Herstellung der entsprechenden Komponenten soll dabei einem möglichst deterministischen Fertigungskonzept folgen. Basierend auf modernsten Methoden des computerunterstützten Entwurfs sind abhängig von Stückzahl und Präzision der zu fertigenden Optikkomponenten die geeignetsten Verfahren auszuwählen und im Entwurf des Gesamtsystems bereits zu berücksichtigen. Auf eine Geschlossenheit der Prozesskette, vom Design über die Prozesstechnik und die Metrologie bis zur Systemassemblierung, ist dabei auch aus anlagentechnischer Perspektive zu achten.

Kriterien für geeignete Herstellungsverfahren bzw. Anlagentechnik sind:

• Hohe Präzision bei kurzer Prozesszeit
• Hohe Flexibilität im Sinne einer breiten Verwendbarkeit für eine Vielzahl verschiedener Komponentengeometrien
• Möglichkeit der in-situ-Messung
• Hoher Automatisierungsgrad
• Hoher Durchsatz bei exzellenter Reproduzierbarkeit
• Wirtschaftlichkeit in der Materialausnutzung

Hierbei sind beispielsweise Kombinationen von Makro-, Mikro- oder Nanotechniken relevant. Mögliche Ansätze umfassen u. a. auch das Erschließen von Verfahren anderer Branchen für optische Komponenten und Systeme wie z. B. lithografische oder photochemische Techniken, generative Verfahren oder Replikationstechniken, mit dem Ziel neuer Freiheiten bei Design und Anwendung. Auf die Durchgängigkeit der Prozesse bei branchen- und disziplinübergreifenden Kooperationen ist zu achten.

Die Aufzählung der Forschungsthemen ist nicht vollständig und nur beispielhaft zu verstehen. Charakteristisch für alle Vorhaben soll sein, dass im Bereich der optischen Komponenten bzw. innovativer Konzepte für photonische Materialien, Oberflächen und Schichten eine entscheidende Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik erreicht wird.

Bitte beachten Sie: Dies sind nur Auszüge aus der Fördermaßnahme. Die rechtlich geltende Bekanntmachung finden Sie im amtlichen Teil des Bundesanzeigers.