Photonik: Eine Schlüsseltechnologie der Digitalisierung

Die kontinuierliche und strategisch ausgerichtete Forschungsförderung setzt wichtige Impulse für die Entwicklung der Photonik-Branche in Deutschland zu einem Hochtechnologiezweig. Heute kommt ihr bei der Digitalisierung eine entscheidende Rolle zu.

Photonik
Photonische Werkzeuge erlauben ermöglich es, insbesondere in der Industrie 4.0 die Potenziale der Digitalisierung zu nutzen. © Adobe Stock / ipopba

Deutsche Unternehmen sind Weltmarktführer in zahlreichen Bereichen der Photonik wie Mikroskopie, Lasertechnik, Machine Vision oder Sensorik und Analytik. Über 130.000 Menschen arbeiten mittlerweile in der Photonik-Branche. Die führende Position deutscher Unternehmen bei Technologien rund ums Licht resultiert aus einem weltweit einzigartigen Ökosystem, in dem Anbieter und Anwender im engen Schulterschluss Innovationen realisieren. Die Forschungsförderung des BMBF setzt wichtige Impulse, unterstützt diese Kooperationen und trägt so maßgeblich zu diesem Erfolg bei.

Photonik macht vieles möglich

Autonom agierende Systeme wie Fahrzeuge oder mit Menschen kollaborierende Roboter, sogenannte Cobots (Collaborating Robots), benötigen Informationen über ihr Umfeld. Ist es ein LKW oder eine Schilderbrücke, ein Mensch oder nur sein Schatten? Photonische Sensoren wie Kameras oder Radarsysteme auf Lichtbasis, auch als Lidar bekannt (Light Detection and Ranging), zur optischen Abstands- und Geschwindigkeitsmessung liefern im engen Zusammenspiel mit einer intelligenten Datenverarbeitung diese notwendigen Informationen.

Die optische Umfelderkennung und die visuelle Darstellung spielt auch in Assistenzsystemen eine zentrale Rolle. So unterstützt Photonik mittels VR (virtuelle Realität) und AR (erweiterte, engl. „augmented, Realität) Menschen bei ihren Tätigkeiten, etwa eine Chirurgin im OP oder einen Servicetechniker bei der Wartung komplexer Anlagen.

Potenziale der Digitalisierung nutzen

Photonische Werkzeuge für die additive oder abtragende Fertigung sowie die 100-Prozent-Qualitätskontrolle zeichnen sich in besonderem Maße durch eine hohe Flexibilität und Automatisierungsfähigkeit aus und erlauben damit insbesondere in der Industrie 4.0 die Potenziale der Digitalisierung zu nutzen, um veränderten Kundenanforderungen zu begegnen und neue Geschäftsmodelle zu etablieren.

Für das stetig wachsende Datenvolumen, das transportiert und verarbeitet werden muss, eröffnet die Photonik neben den bekannten Glasfasernetzen weitere Möglichkeiten, um beispielsweise mittels optischer Chips die Begrenzung der Mikroelektronik bei der Datenübertragung und -verarbeitung zu überwinden.

Zu den großen Versprechen von Künstlicher Intelligenz (KI) gehört auch die vorausschauende Analyse bis hin zu immer früheren Erkennung von Krankheiten. Bildgebende Verfahren der Photonik sorgen überhaupt erst dafür, dass KI „sehen“ kann. Und auch für die Quantentechnologien der nächsten Generation liefert die Photonik eine wichtige Technologiebasis.

Zukunftsbranche auch durch die Forschungsförderung

Viele Faktoren haben die Entwicklung der Photonik von einer Nischentechnologie hin zu einer der wichtigsten Zukunftsbranche Deutschlands beeinflusst. Dazu zählen vor allem die Investitionen in Forschung und Entwicklung (FuE) in Höhe von etwa zehn Prozent des Umsatzes der Photonik-Branche. Ebenso tragen die exzellent ausgebildeten Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter zur Innovationskraft der Branche bei.

Zudem gibt es eine enge Zusammenarbeit zwischen Wirtschaft und Wissenschaft, die den schnellen Transfer neuer Erkenntnisse und Forschungsergebnisse aus den Laboren in die Anwendung ermöglicht. Darüber hinaus unterstützt das BMBF Forschungsprojekte mit rund 90 Millionen Euro pro Jahr, um die Zukunft der Photonik weiterhin erfolgreich zu gestalten.