Forschungsinfrastruktur »National Laboratory
for Photonic Science and Technology« (NLP)

Ziel des NLP

Ressourcen und Kompetenzen bündeln, Innovationen fördern

Das »National Laboratory for Photonic Science and Technology« (NLP) will aktuellen Herausforderungen in Wirtschaft, Industrie und Wissenschaft begegnen und die Potentiale der Optik und Photonik für bedeutende Zukunftsmärkte durch übergreifende Kooperationen an den Standorten Jena, Berlin und Erlangen weiter ausbauen. »Das Ziel des NLP ist die Bereitstellung maßgeschneiderter optischer und photonischer Technologien mit extremen Leistungsparametern und neuen Funktionen, um das Innovationsökosystem in Deutschland und Europa zu stärken sowie die industrielle Wettbewerbsfähigkeit zu fördern«, erklärt Prof. Dr. Andreas Tünnermann, Leiter des Fraunhofer IOF und Sprecher der Initiative.

Zu diesem Zweck ist es Aufgabe des NLP, die primären Technologiefelder der Photonik zu bündeln sowie Expertise und Ressourcen der beteiligten Partner zusammenzuführen. »Das NLP ist eine entschlossene Bewegung zu einer umfassenden Forschungs- und Entwicklungsstrategie für photonische Technologien, die auf den vereinten Ressourcen der Partnerinstitute basieren«, so Tünnermann weiter.

Das NLP wird vier zentrale Bereiche der Photonik vereinen:

• Freiformoptik & Systeme, 
• Fasertechnologien & Laser, 
• Photonische integrierte Schaltungen und Plattformen
  
• sowie Nanooptik & multidimensionale Metamaterialien.

Missionen des NLP

Diese Kernkompetenzfelder des NLP bilden die Grundlage für die hauseigene Forschung und Entwicklung und bestimmen das Wirken des NLP in zentralen technologischen Herausforderungen in drei Missionen:

• Exzellenz in der Wissenschaft durch Bereitstellung von neuen Dimensionen und Leistungsparametern in optischer Präzision, Genauigkeit, Empfindlichkeit und Spezifität,
• Wettbewerbsfähigkeit der Industrie durch die Entwicklung neuer Methoden und Funktionen in optischen Systemen sowie Möglichkeiten der Integration und Skalierung sowie
• Adressierung gesellschaftlicher Herausforderungen durch Realisierung umfassender und hochautomatisierter Produktionskapazitäten, die den Transfer von photonischen Technologien in die breite industrielle Anwendung für gesellschaftliche Mehrwerte ermöglichen.

Gemeinsam »weg von kostspieligen
und zeitaufwendigen Entwicklungen«

Insbesondere bei zukünftigen photonischen Technologien, die sich am Anfang ihres Innovationszyklus befinden, ist das Fehlen von Lieferketten und Märkten für kritische Komponenten und Systeme ein maßgebliches Hindernis für nationale sowie europäische Forschungs-einrichtungen und -netzwerke. Durch die Kompetenzbündelung ist das NLP ein deutlicher Schritt weg von kostspieligen und zeitraufwendigen Entwicklungen, die mit verteilten Forschungsaktivitäten und zersplitterten Produktions- und Lieferketten verbunden sind.

Was sind Forschungsinfrastrukturen?

Großforschungseinrichtungen und nationale Forschungsinfrastrukturen ermöglichen neue Durchbrüche in Wissenschaft und Forschung. Sie sind Treiber von Innovationen und neuartigen Technologien sowie Anwendungen für Wirtschaft und Gesellschaft.

Als ›Forschungsinfrastruktur‹ (FIS) gelten dabei umfangreiche und langlebige Instrumente, Geräte und Labore sowie wissensbasierte Ressourcen und Serviceeinrichtungen aus allen Wissenschaftsgebieten.

Sommer 2024: BMBF ruft zum Verfahren für neuen Forschungsinfrastrukturen auf

Mit dem »Verfahren zur Priorisierung neuer Forschungsinfrastrukturen« hat das BMBF im Sommer 2024 eine neue Initiative gestartet, um durch den Aufbau strategisch relevanter Forschungseinrichtungen bedeutende Zukunftsthemen zu erschließen und bahnbrechende Wissenschaft wie auch innovative wirtschaftliche Entwicklungen zu befördern. Zur Bewerbung waren Forschungseinrichtungen und Hochschulen aufgerufen, die den Aufbau neuer, umfangreicher Forschungsinfrastrukturen von nationaler Bedeutung oder eine Beteiligung an internationalen Forschungsinfrastrukturen planen.

Optik und Photonik mit disruptiven Potentialen

Technologien der Optik und Photonik sind fundamentale Grundlage wissenschaftlichen Fortschritts – von innovativen Technologien zur Untersuchung kleinster Strukturen in der Biologie, Medizin und Materialforschung und bis zu hochkomplexen Instrumenten für die Erforschung der Milchstraße und der Entstehung des Universums. Zudem ist die Photonik wirtschaftlich bedeutend: Mit mehr als 190.000 Beschäftigten, einem Umsatz von über 50 Milliarden Euro und einer Exportquote von 73 Prozent gehört die deutsche Optik- und Photonik-Industrie zu den international herausragenden Akteuren, beliefert Schlüsselmärkte weltweit, und ist hochrelevant für die technologische Souveränität in Zeiten bedeutender globaler Veränderungen.

Zugleich befindet sich die Photonik an einem Wendepunkt ihrer Entwicklung: Nach der Etablierung klassischer optischer Verfahren befähigen photonische Technologien zunehmend die kombinierte Kontrolle und Nutzung der einzigartigen klassischen sowie quantenmechanischen Eigenschaften des Lichts. Das erhebliche technologische und innovative Potenzial dieser Entwicklung ist mit dem Übergang der Elektronik zur Mikroelektronik und dessen fundamentalen Transformation zur heutigen Informationsgesellschaft vergleichbar.

Herbst 2024: Fraunhofer IOF, HHI und MPL reichen gemeinsamen Konzeptentwurf ein

Um die Potentiale dieser Entwicklungen zu heben und diese in Mehrwerte für die Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft zu überführen, haben das Fraunhofer IOF, das Fraunhofer HHI sowie das Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts MPL ein umfassendes Konzept für eine neue nationale Forschungsinfrastruktur entwickelt und dem BMBF im Herbst 2024 vorgelegt: Das »National Laboratory for Photonic Science and Technology« (NLP).

Aktueller Stand der Antragsstellung

Nach der darauffolgenden Eingangsprüfung der eingereichten Anträge hat das BMBF im März 2025 die Übersicht der im Bewertungsverfahren befindlichen Vorhaben zum »Verfahren zur Priorisierung neuer Forschungsinfrastrukturen« veröffentlicht. Die vielversprechendsten Vorhaben sollen im Sommer dieses Jahres auf einer Shortlist veröffentlich werden. Sie sollen nachfolgend über regelmäßige Priorisierungsverfahren in die Umsetzung überführt werden.

Sprecher der Initiative

• Prof. Dr. Andreas Tünnermann
  Leiter Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF & Leiter Institut für Angewandte Physik IAP, Friedrich-Schiller-Universität Jena
  Website & CV: Weitere Informationen
• Prof. Dr. Martin Schell
  Leiter Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut, HHI
  Website & CV: Weitere Informationen
• Prof. Vahid Sandoghdar, Ph.D.
  Direktor und Wissenschaftliches Mitglied am Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts MPL
  Website & CV: Weitere Informationen

Institute der Initiative

Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF 

Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena entwickelt innovative optische Systeme in Zukunftsfeldern der Forschung und Industrie. Ziel der Arbeiten ist die umfassende Kontrolle der klassischen und quantenmechanischen Eigenschaften des Lichts, von der Erzeugung über die Führung und Manipulation bis zur Anwendung.

Das Portfolio des Fraunhofer IOF umfasst die gesamte Prozesskette, vom Systemdesign über die Entwicklung und Fertigung optischer Komponenten bis hin zur Systemintegration. Freiformoptiken und Systeme des Instituts finden breite Anwendung in der Astronomie, Erdbeobachtung und Lithografie.

Diese Kompetenzen werden durch nanostrukturierte Metaoberflächen für systemkritische optische Elemente der Metrologie und in spektroskopischen Systemen ergänzt.

Mehr über das Fraunhofer IOF

Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut, HHI

Das Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut, HHI in Berlin entwickelt optische Technologien für die Telekommunikation, Sensorik und Quantenkommunikation.

Das Fraunhofer HHI betreibt Spitzenforschung und -entwicklung mit Schwerpunkten in Glasfasernetzwerken, integrierter Photonik, Terahertz-Spektroskopie und Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung. Die Arbeiten umfassen die Entwicklung von photonischen Komponenten mit hohen Frequenzen >100 GHz in InP für zukünftige optische Netzwerke, einschließlich Laserquellen, Modulatoren und Detektoren sowie Foundry-Dienstleistungen. Darüber hinaus werden hybride photonische integrierte Schaltungen (PICs) auf der Basis von PolyBoard-, SiNx- und TFLN-Singlemode-Wellenleitern in Kombination mit aktiven Elementen aus InP, GaAs oder GaN entwickelt. Ein weiterer Schwerpunkt ist die kohärente optische Kommunikation im Hochgeschwindigkeitsbereich für Glasfasernetze.

Mehr über das Fraunhofer HHI: https://www.hhi.fraunhofer.de

Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts (MPL)

Das Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts (MPL) in Erlangen wurde 2009 gegründet und hat sich zu einem führenden Forschungszentrum auf dem Gebiet der Photonik entwickelt.

Das Institut deckt ein breites Forschungsspektrum ab, darunter nichtlineare Optik, Quantenoptik, Nanophotonik, photonische Kristallfasern, Optomechanik, Quantentechnologien, Biophysik und – in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Zentrum für Physik und Medizin – Verbindungen zwischen Physik und Medizin.

Schwerpunkte sind verschiedene Arten mikrostrukturierter Fasern (dispersionsgesteuerte, hochgradig nichtlineare Fasern) und Hohlkernfasern (gasgefüllte Fasern zur Erzeugung von Superkontinuum oder flüssigkeitsgefüllte Fasern in biochemischen Studien) für Kooperationen mit externen Partnern in Forschung und Industrie.

Mehr über das MPL