Optische Technologien haben eine lange Geschichte. Sie haben bereits vor vielen Jahrtausenden Eingang in das tägliche Leben der Menschheit gefunden, denken wir nur an den Spiegel, dessen Nutzung schon weit in vorchristlicher Zeit dokumentiert ist. Mikroskope und Teleskope trugen entscheidend zum Verständnis unserer Welt bei, so nutzte beispielsweise Galilei vor rund 400 Jahren ein Linsenteleskop bei seinen Beobachtungen und entdeckte Mondgebirge, Sonnenflecke, Saturnringe und Jupitermonde.
Die Bedeutung von Licht für unser Leben wird aber in den nächsten Jahren noch weiter zunehmen, in vielen Bereichen sogar eine zentrale Rolle einnehmen. Glasfasernetze werden neuartige Formen der Informations- und Kommunikationstechnik unterstützen, in der Medizin werden individuelle minimal invasive Therapieverfahren möglich sein, die nicht zuletzt auch Kostensenkungen im Gesundheitswesen ermöglichen werden. Man spricht daher schon heute von dem 21. Jahrhundert als dem Jahrhundert des Lichts.

Die Beherrschung von Licht in allen seinen Eigenschaften wird daher eine entscheidende Rolle bei den bestimmenden Technologien des nächsten Jahrhunderts spielen. Dies betrifft sowohl die Erzeugung von Licht als auch dessen Führung und räumliche und zeitliche Formung. Viele Fragestellungen sind dabei heute aber noch immer ungeklärt.
Ein Beispiel ist die zuverlässige und effiziente Erzeugung von Laserstrahlung mit Emissionswellenlängen im roten (630 nm), grünen (540 nm) und blauen Spektralbereich (450 nm) für die digitale Informationswiedergabe in der Projektions- und Phototechnik. Die Bilddarstellung erfolgt dabei zeilenweise auf der Grundlage der additiven Farbmischung von schnell modulierbaren Lasersystemen oben genannter Wellenlängen.
Obwohl seit der erstmaligen Realisierung des Lasers nunmehr mehr als 40 Jahre vergangen sind, sind die bislang aufgezeigten Lösungsansätze im allgemeinen ineffizient und außerordentlich komplex und damit nicht für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb geeignet.

Trotz mehr als 40 Jahren Laserforschung kommt es aber noch immer zu überraschenden Umsetzungen des Laserkonzeptes. So zeigen neuartige Lösungsansätze auf der Basis von frequenzkonvertierten Ultrakurzpulslasern oder auch sogenannte Up-Conversion-Laser, bei denen eine direkte Frequenzkonversion von niederenergetischen Pumpphotonen unter Vermeidung von parametrischen Prozessen umgesetzt wird, das Potential, auch zukünftige Anforderungen der Nutzer zu erfüllen. Weitere Beispiele für offene Fragestellungen betreffen die Bereitstellung von Materialien mit neuartigen optischen Eigenschaften, um die Ausbreitung und Wechselwirkung des Lichtes mit Materie gezielt zu kontrollieren.
Als einfachstes Beispiel mag die optische Glasfaser dienen, die bereits heute die beugungsfreie Ausbreitung des Lichtes über Zehntausende von Kilometern erlaubt und damit die Nachrichtenübertragung revolutioniert hat. Die Notwendigkeit nach weiter steigenden Übertragungskapazitäten erfordert hier aber zusätzliche Anstrengungen auf dem Gebiet der Materialentwicklung, um ein effizientes Dispersionsmanagement zu erlauben. Ein anderer Aspekt betrifft die Herstellung von Materialien, mit deren Hilfe man vollständig die Ausbreitung und die Ausbreitungseigenschaften des Lichtes auf extrem kurzen Längenskalen kontrollieren will. In Analogie zum Verhalten der Elektronen in Kristallgittern fand man heraus, daß sich Photonen in ausgedehnten periodischen dielektrischen oder metallischen Strukturen sogenannten photonischen Kristallen - ähnlich verhalten können.

Quelle: Zukunftstrend Licht: Optische Technologien Made in Germany
VDI-Technologiezentrum, Düsseldorf