EXC 2122:  PhoenixD: Optik & Photonik – Dimensionenübergreifende Innovation

• Fachliche Zuordnung: Produktionstechnik ; Chemische Festkörper- und Oberflächenforschung ; Elektrotechnik und Informationstechnik ; Informatik ; Materialwissenschaft ; Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen ; Systemtechnik
• Förderung: Förderung seit 2019
• Webseite: Zur Homepage
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 390833453

Photonik, die Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts, erlebt bahnbrechende Fortschritte bei der Erforschung von Quellen, Manipulation und Detektion von Licht. Eine Vielzahl neuer und einzigartiger Anwendungen in der medizinischen Diagnostik, den Quantentechnologien, der sicheren Lebensmittelproduktion, der energieeffizienten Telekommunikation bis hin zu so ehrgeizigen Konzepten wie einem "photonischen Gehirn" stehen am Horizont. Als bundesweit einziger Exzellenzcluster der Technischen Optik wendet PhoenixD einen holistischen Ansatz auf dieses umfangreiche Forschungsgebiet an und erforscht völlig neue optische Systeme, die nahtlos Hard- und Software verbinden. So wird die zukunftsweisende "5D-Photonik" definiert, bei der Prototypsysteme aus dem Dialog zwischen einem steuerbaren optischen System und einer in Echtzeit interagierenden Intelligenz neue Funktionalität gewinnen. Diese Innovation verspricht Fortschritte in Bereichen wie vernetzter Umweltsensorik, schnellem Nachweis von Proteinverteilungen im Blut oder energieeffizienter optischer Co-Prozessoren für maschinelles Lernen. Eine der Kernforschungsfragen von PhoenixD betrifft die theoretische Modellierung und computergestützte Simulation von 5D-Photoniksystemen, um optische Funktionen mit verbesserter Genauigkeit vorhersagen zu können. Der Cluster untersucht, wie künstliche Intelligenz die Modellierung, Auslegung und den Betrieb dieser Systeme unterstützen kann. Mit experimentellem Fokus und mit Hilfe neuer Materialien wird untersucht, wie die Freiheitsgrade des Lichts, z.B. Strahlrichtung, Farbe und Intensität, präzise und schnell durch äußere Stimuli wie elektrische Felder, Schall oder Wärme dynamisch gesteuert werden können. Der Schlüssel zur Realisierung solcher 5D-Systeme ist die maximale Integration photonischer Komponenten auf einem Chip. Ziel von PhoenixD ist, die Fertigung in vernetzten Produktionsprozessen schnell, präzise und umweltfreundlich umzusetzen und damit die Verbindung zwischen Design und konkreter Anwendung in den Innovationsbereichen zu demonstrieren. PhoenixD gründet auf einem erstklassigen Ökosystem für die Photonikforschung mit einem Team von Spitzenwissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern aus sechs verschiedenen traditionellen Disziplinen, die auf eine neue gemeinsame Fakultät für Optik und Photonik hinarbeiten. Die Forschungsagenda und Strukturziele von PhoenixD sind zentrale Bausteine zur Etablierung eines international renommierten Optik-Campus in Hannover, der um einen eigens dafür konzipierten Neubau OPTICUM mit seinem umfangreichen Gerätepark und den Core Facilities als neue technologische Organisationseinheit entstehen wird. Flankiert wird die Forschung durch gezielte Nachwuchsförderung von der Grundschule über den neuen Bachelor-Studiengang bis hin zur Nachwuchsgruppenleitung, und durch Förderung von Diversität und Internationalisierung. Als Einheit stellt sich PhoenixD der Herausforderung, eine neue Ära der Photonik zu gestalten.

• DFG-Verfahren: Exzellenzcluster (ExStra)
• Antragstellende Institution: Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover
• Beteiligte Institution: Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH); Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik; (Albert-Einstein-Institut); Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB); Technische Universität Braunschweig
• Sprecherinnen / Sprecher: Professor Dr. Uwe Morgner; Professor Dr.-Ing. Ludger Overmeyer; Professorin Dr. Birgit Stiller
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Professorin Dr. Annika Bande; Professor Dr. Antonio Calà Lesina; Professor Dr. Ayhan Demircan; Professor Dr.-Ing. Berend Denkena; Professor Dr. Alexander Heisterkamp; Professorin Dr. Michèle Heurs; Professor Dr.-Ing. Stefan Kaierle; Professor Dr.-Ing. Wolfgang Kowalsky; Professor Dr. Dietmar Kracht; Professor Dr. Michael Kues; Professor Dr.-Ing. Roland Lachmayer; Professor Dr. Marius Lindauer; Professor Dr.-Ing. Marcus Magnor; Professorin Dr. Tanja E. Mehlstäubler; Professor Dr. Henning Menzel; Professorin Dr.-Ing. Annika Raatz; Professor Dr.-Ing. Bodo Rosenhahn; Professor Dr. Bernhard Roth; Professor Dr. Andreas Waag; Professor Dr. Peter Jomo Walla; Professor Dr.-Ing. Marc Christopher Wurz; Professorin Dr. Xiaoying Zhuang