Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) beabsichtigt, das Themenfeld „Hochintegrierte photo­nische Systeme für industrielle und gesellschaftliche Anwendungen“ im Rahmen seines „Forschungsprogramms Quantensysteme. Spitzentechnologie entwickeln. Zukunft gestalten“ zu fördern. Eine wesentliche Grundlage des Innovationsstandortes Deutschland und Garantie für die internationale Wettbewerbsfähigkeit ist die erfolgreiche Erforschung und Entwicklung neuartiger Produkte und Produktionsverfahren. Photo­nische Systeme leisten hier als Schlüsselkomponenten einen besonderen Beitrag.

Die Basistechnologie der Photonik kann in vielen Technologiefeldern – von der Sensorik über die Konsumentenelektronik sowie die Medizin- und Fahrzeugtechnik bis hin zum Quantencomputing – nutzbringend eingesetzt werden. Voraussetzung dafür ist in vielen Fällen allerdings eine Kosten- und Formfaktorreduktion der Bauelemente. Eine Integration von photonischen Komponenten in entsprechenden Systemen sowie die Integration mit den umgebenden elektronischen Bauteilen sind hier erforderlich. Ein Beispiel für die Integration solcher Komponenten in Baugruppen sind die sogenannten PICs. Photonische integrierte Schaltungen (PIC) sind kleinste Bauteile, die komplette optische Aufbauten, beispielsweise (Laser-)Lichtquelle, Wellenleiter, Modulatoren und Detektoren auf einer Chipfläche beinhalten. Diese miniaturisierten optischen Systeme werden schon aktuell in konkreten Anwendungen eingesetzt, z. B. als Schnittstellen in Daten­zentren, aber auch als LiDAR-Sensoren in Autos oder in Überwachungssystemen industrieller Anlagen. 

Um solche integrierten photonischen Systeme weiterzuentwickeln und weitere Märkte zu erschließen, müssen Prozesstechnologien erforscht und weiterentwickelt werden, die es erlauben, integrierte photonische Baugruppen präzise und preiswert zu produzieren. Die Herstellungsverfahren sind dabei aufwändiger als in der Elektronik. Grund ist die deutlich größere Bandbreite an Funktionen, Materialien und Strukturen, die die Photonik bietet, aber auch benötigt. Erste Schritte sind bereits getan, aber es besteht weiterhin Forschungsbedarf bei allen relevanten Aspekten der Mikrointegration – vom Design über Materialansätze und die Herstelltechnologien bis zur Aufbau- und Verbindungstechnik. 

Die Entwicklung von PICs zu photonischen integrierten Schaltkreisen für Quantentechnologien (qPICS) stellt das Gebiet vor weitere, neue Aufgaben. qPICs müssen auch unter extremen Bedingungen, beispielsweise sehr tiefen Temperaturen, zuverlässig funktionieren, wenn sie etwa für kryogene Ionenfallen zum Einsatz kommen sollen. 

Mit der Fördermaßnahme verfolgt das BMBF das Ziel, den Transfer innovativer Forschungsergebnisse auf dem Gebiet der Schlüsseltechnologie Photonik zu unterstützen und damit wichtige Beiträge für Innovationskraft und Wett­bewerbsfähigkeit sowie für die Bewältigung gesellschaftlicher Herausforderungen in den Bereichen Gesundheit, Digitalisierung und Nachhaltigkeit zu leisten.