Photonen statt Elektronen – das 21. Jahrhundert gilt unter Forschern als „Jahrhundert des Lichts“. Eine aktuelle Studie des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik in Jena zeigt jetzt, wie die deutsche Photonikbranche zur Lösung globaler Herausforderungen wie Energieerzeugung, Gesundheitsversorgung, Kommunikation und Sicherheit beitragen. Fazit: Der Industriezweig ist technologisch gut aufgestellt und liefert unverzichtbare Zukunftswerkzeuge für Märkte mit stark wachsender wirtschaftlicher Bedeutung.
„Die Photonik steht derzeit vor einer ähnlichen Revolution wie die Elektronik vor ihrem Übergang zur Mikroelektronik in den 1960er-Jahren“, sagt Prof. Andreas Tünnermann, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF). Damals ermöglichte die Entwicklung von
Transistoren, Siliziumtechnik und integrierten Schaltkreisen atemberaubende Fortschritte bei der Miniaturisierung und Beschleunigung der Computertechnik. „Heute sorgen Mikro- und Nanooptik für ähnliche technologische Quantensprünge in der Photonik-Forschung“, so Prof. Tünnermann.
Mit Lichtgeschwindigkeit in die Zukunft Laut Meta-Studie, die im Auftrag des Branchenverbands SPECTARIS und der Initiative Light Alliance erstellt wurde, gibt es vier Herausforderungsbereiche, in
denen die Photonik künftig eine fundamentale Bedeutung für den weiteren
technologischen Fortschritt erlangen wird:
- Energie und Umwelt
- Gesundheit und Ernährung
- Information und Kommunikation
- Sicherheit und Mobilität
„Als Schlüsseltechnologie und Wegbereiter trägt die Photonik entscheidend
dazu bei, den Herausforderungen der Zukunft zu begegnen“, sagt Prof. Tünnermann. Ein Beispiel aus der Kommunikationstechnologie ist die Extreme-Ultra-Violet-Lithographie (EUVL): Dank kurzwelliger Strahlung werden die Computerchips von morgen 100 Mal schneller sein und 1000 Mal mehr Daten
speichern. Die Photonik sichert somit die Gültigkeit des Mooreschen Gesetzes für die nächsten 15 Jahre.
Auch in der Medizintechnik sind optische Technologien Innovationstreiber. Winzige Endoskope ermöglichen einen schonenden Einblick in den menschlichen Körper und liefern immer schärfere und aussagekräftigere Bilder. Eine Vision für die Zukunft ist die „sehende Nadelspitze“. Nicht mehr als drei
Millimeter breit, integriert sie ein komplettes endoskopisches System. Ein bedeutender Trend in der Photovoltaik ist laut Studie zudem das sogenannte „Photonenmanagement“: Licht wird durch intelligent konstruierte Photonenfallen, neue Materialien und nanostrukturierte Oberflächen mit
wesentlich höherer Ausbeute in die aktive Schicht der Solarzellen gelenkt. Der Wirkungsgrad der Photovoltaikmodule von aktuell ca. 20-25 Prozent lässt sich dadurch erheblich steigern. Im Labor kann der Grad der Energieumwandlung bereits 40 Prozent erreichen. Die Autos der Zukunft werden standardmäßig mit intelligenten optischen Systemen ausgestattet sein, die beispielsweise unfreiwillige Fahrbahnwechsel und Autos im „toten Winkel“ erkennen oder den Fahrer vor drohendem
Sekundenschlaf warnen. Starkes Wachstum mit Hebelwirkung In dem Maße, in dem die optischen Technologien zu Schlüsseltechnologien für die Lösung globaler Probleme wie Energieknappheit avancieren, gewinnen sie auch an wirtschaftlicher Bedeutung. Im Feld energiesparender Beleuchtung
sagen Marktforscher beispielsweise Wachstumsraten von jährlich rund 40 Prozent voraus. Auch die anderen in der Studie beleuchteten Technologiefelder werden Marktanalysen zufolge in den kommenden Jahren stark zulegen. Die innovativen Lösungen aus der Photonik ermöglichen darüber hinaus auch die Entwicklung neuer Produkte in angrenzenden Industriezweigen. Die Branche avanciert zum technologischen Enabler, der den Erfolg bedeutender deutscher Wirtschaftszweige wie der Automobilbranche oder dem Maschinenbau positiv beeinflusst.
Weitere Informationen unter www.lightalliance.de.
