„Miniaturisierte optische Systeme hoher Integrationsdichte“

  1. Zuwendungszweck

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Themenfeld „Miniaturisierte optische Systeme hoher Integrationsdichte“ auf der Grundlage des Programms „Photonik Forschung Deutschland“ und leistet damit einen Beitrag zur Umsetzung der Hightech-Strategie der Bundesregierung.

 

1.1.           Förderziel und Zuwendungszweck

Die Miniaturisierung ist eine der unverändert wichtigsten Entwicklungstendenzen, nicht nur der optischen Technologien, sondern technischer Systeme insgesamt. Hierfür gibt es vielfältige Gründe:

  1. a) Zunächst erlaubt eine Verkleinerung bei gleicher Funktionalität eine flexiblere Verwendung auch unter vormals eingeschränkten Platzverhältnissen.
  2. b) Des Weiteren ermöglicht die Miniaturisierung die Integration verschiedener Funktionalitäten eines Systems in einem einzigen Fertigungsschritt auf einer einheitlichen Material-Plattform. Höhere Integrationsdichten führen vor allem zu erheblichen Zugewinnen an Stabilität und Performanz. Integrierte Schaltungen sind wesentlich schneller und energieeffizienter als es diskrete Aufbauten sein können.
  3. c) Insbesondere erschließt die Miniaturisierung völlig neue Funktionalitäten, die auf der Makroskala nicht zur Verfügung stehen. Die fortschreitende Miniaturisierung der Optik eröffnet beispielsweise die Herstellung integrierter Strukturen auf Längenskalen unterhalb derjenigen der Lichtwellenlänge. Damit lassen sich direkt die Phase der Lichtwelle oder sogar die elektrischen und magnetischen Feldanteile des Lichts getrennt kontrollieren. Die Mikrointegration erlaubt überdies eine wesentlich engere Verbindung zwischen verschiedenen physikalischen Wirkprinzipien, wie etwa mechanischen, optischen, elektronischen oder auch thermischen Wirkungen.
  4. d) Eine solche Flexibilität macht geeignete Schnittstellen (mikrooptische Systeme, z. B. opto-elektronische) erforderlich, die es gestatten, den jeweiligen physikalischen Träger eines Signals oder einer Wirkung möglichst einfach zu wechseln. Dazu gehört auch die Anbindung an eine im Idealfall eingebettete elektronische Datenverarbeitung.
  5. e) Der Entwurf solcher komplexer, miniaturisierter Systeme bedarf ausgefeilter Design-Werkzeuge, die das Zusammenwirken der jeweiligen funktionalen Bestandteile simulieren und so verbessern können. Die entsprechenden Anforderungen gehen dabei über das reine Schaltungsdesign deutlich hinaus und umfassen je nach Auslegung und Einsatzzweck des Systems beispielsweise auch dessen mechanische und thermische Eigenschaften, sowie dessen Interaktion mit eingehenden Signalen und Wirkungen z. B. bei Sensoren für Kameras oder Mensch-Maschine-Kommunikationssystemen. Im Idealfall kann man das Gesamtsystem mit allen relevanten physikalisch-technischen Eigenschaften mit nur einer einzigen Software entwerfen und simulieren, so dass Wechselwirkungen zwischen den funktionalen Ebenen schon im Design erkannt und berücksichtigt werden können.
  6. f) Außerdem sind Verfahren zur Herstellung der integrierten Mikrosysteme bislang nicht standardisiert, sondern müssen spezifisch angepaßt, optimiert und erforderlichenfalls komplett neu entwickelt werden. Aufbau- und Verbindungstechnik können in vielen Anwendungen bis zu 80 % der Gesamtkosten integrierter Photoniklösungen ausmachen. Hier liegt entscheidendes Know-how in der optimalen Kombination unterschiedlicher Verfahren und deren effizienter Anpassung und Anwendung.
  7. g) Schließlich sind die Verwendungszwecke mikrooptischer Systeme hochgradig divers. Bei ihrer Produktion sind deshalb geringere Kostenreduktionen durch Skaleneffekte zu erwarten als beispielsweise bei der Mikroelektronik. Jedoch ist gerade das fallspezifische Wissen um die Realisierung unterschiedlicher miniaturisierter, mikrooptischer Systeme eine Stärke des Standorts Deutschland und insbesondere der hier produzierenden mittelständischen Unternehmen.

Die Bekanntmachung „Miniaturisierte optische Systeme hoher Integrationsdichte“ verfolgt das Ziel, diese Entwicklungen auf allen Ebenen zu unterstützen und Unternehmen in Deutschland dazu zu befähigen, die vorhandenen hervorragenden Kompetenzen weiter auszubauen, sich eine führende Stellung auf dem Weltmarkt zu erarbeiten und diese zu behaupten.

Das BMBF will mit der Fördermaßnahme kooperative, vorwettbewerbliche Verbundprojekte unterstützen, die zu völlig neuen oder wesentlich verbesserten technischen Lösungen im Bereich miniaturisierter, hochintegrierter optischer Systeme führen. Kennzeichen der Projekte sind ein hohes Risiko und eine besondere Komplexität der Forschungsaufgabe. Für eine Lösung sind in der Regel inter- und multidisziplinäres Vorgehen und eine enge Zusammenarbeit von Unternehmen und Forschungseinrichtungen erforderlich.

 

  1. Gegenstand der Förderung

Im Zentrum dieser Fördermaßnahme stehen Forschungsarbeiten, die sich mit technischen Systemen und Anwendungen befassen, deren wesentliche Funktionsträger neuartige, optisch mikrointegrierte Systeme sind. Es können Anwendungen aus allen Spektralbereichen vom ultravioletten (UV) Licht bis zum fernen Infrarot (FIR) betrachtet werden. In der Befassung mit solchen Systemen sollen insbesondere auch neue und effiziente Verfahren zu deren Herstellung Gegenstand der Forschung sein. Dies schließt auch alle erforderlichen Arbeiten zur Aufbau- und Verbindungstechnik mit ein.

Forschungsarbeiten können beispielsweise beinhalten:

v  mikrointegrierte optische und elektro-optische Schaltkreise beispielsweise für Anwendungen in der Meß- und ­Signaltechnik, der Maschinensteuerung, Kommunikations- und Fahrzeugtechnik, mikrointegrierte Systemkomponenten wie Polarisatoren, Nanoantennen, Filter, Multiplexer, Schaltelemente, Mikrolinsen-Arrays etc.,

v  Kointegration von mikrointegrierten und Wellenleiter-integrierten Komponenten,

v  neue, effiziente Konzepte für die monolithische Integration, Heterointegration, oder hybride Integration optisch ­aktiver Strukturen, insbesondere in anwendungstechnisch relevanten Wellenlängenbereichen,

v  neue integrierte opto-elektronische Sensor-Arrays und Sensorsysteme,

v  neue Konzepte für mikrointegrierbare, multimodale Sensor- oder Kamerafunktionen,

v  mikrointegrierte elektro-optische Schaltungen,

v  mikrointegrierte opto-mechanische Systeme,

v  neue Konzepte für elektro-optische Schnittstellen, wie mikrointegrierte Sende- und Empfangs-Dioden und Dioden-Arrays, einschließlich Simulation und Untersuchung der Signalausbreitung in solchen Strukturen,

v  neue Konzepte für optisch wirksame Medien auf Basis von Subwellenlängenstrukturen, Simulation der Signalausbreitung in solchen Strukturen, Schnittstellen zu konventionellen Komponenten,

v  neue Konzepte für kompakte mikrooptische Systeme mit deutlich verbesserter Stabilität und Robustheit auch unter rauen Einsatzbedingungen,

v  neue Prozesse zur einfachen und präzisen Herstellung integrierter mikrooptischer Strukturen und Systeme, insbesondere hocheffiziente, kostengünstige Lithographieverfahren und Methoden zum Direktdruck optischer Strukturen,

v  neue Materialien und Materialsysteme zur Vereinfachung von mikrooptischen Produktionsprozessen, zur Erschließung neuer optischer Funktionen, oder zur Erschließung neuer Wellenlängenbereiche,

v  Verfahren für die automatisierte Aufbau- und Verbindungstechnik integrierter optischer und elektrooptischer Systeme,

v  neue Konzepte zur einfachen Positionierung, Justage und Kontaktierung optischer Komponenten, beispielsweise auf Systemplatinen oder in standardisierten Häusungen,

v  Integration optischer Leiter in Systemplatinen, flexible optische und optoelektronische Interconnects,

v  neue Konzepte für die Verkapselung und Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse sowie für eine kostengünstige Gehäusetechnik,

v  neue Design-Werkzeuge für den plattformübergreifenden, ganzheitlichen Entwurf optoelektronischer, elektro-optischer und opto-mechanischer Mikrosysteme,

v  neue Konzepte und Verfahren zur Kodierung und Wandlung optischer Signale in mikrooptischen und speziell elektro-optischen Systemen.

 

  1. Zuwendungsempfänger

Antragsberechtigt sind Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft, die zum Zeitpunkt der Auszahlung einer gewährten Zuwendung eine Betriebsstätte oder Niederlassung in Deutschland haben, Hochschulen und außeruniversitäre Forschungseinrichtungen. Forschungseinrichtungen, die von Bund und / oder Ländern grundfinanziert werden, kann neben ihrer institutionellen Förderung nur unter bestimmten Voraussetzungen eine Projektförderung für ihre zusätzlichen projektbedingten Ausgaben beziehungsweise Kosten bewilligt werden.

Die Beteiligung kleiner und mittlerer Unternehmen (KMU) ist ausdrücklich erwünscht und führt bei der Projektbegutachtung zur Aufwertung.

 

  1. Zuwendungsvoraussetzungen

Voraussetzung für die Förderung ist das Zusammenwirken mehrerer unabhängiger Partner zur Lösung gemeinsamer F&E-Aufgaben (Verbundprojekte). Eine Förderung von Einzelvorhaben ist nicht beabsichtigt.

Die Vorhaben sollten entlang der Wertschöpfungskette strukturiert sein, dementsprechend sollen alle Partner einbezogen werden, die für eine Verwertung der Projektergebnisse erforderlich sind.

Die Partner eines Verbundprojekts regeln ihre Zusammenarbeit in einer schriftlichen Kooperationsvereinbarung. Vor der Förderentscheidung über ein Verbundprojekt muß eine grundsätzliche Übereinkunft über bestimmte vom BMBF vorgegebene Kriterien nachgewiesen werden.

 

  1. Art und Umfang, Höhe der Zuwendung

Zuwendungen können im Wege der Projektförderung als nicht rückzahlbare Zuschüsse gewährt werden. Bemessungsgrundlage für Zuwendungen an Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft sind die zuwendungsfähigen projektbezogenen Kosten, die in der Regel – je nach Anwendungsnähe des Vorhabens – bis zu 50 % anteilfinanziert werden können. Nach BMBF-Grundsätzen wird eine angemessene Eigenbeteiligung – grundsätzlich mindestens 50 % der entstehenden zuwendungsfähigen Kosten – vorausgesetzt.

Bemessungsgrundlage für Hochschulen, Forschungs- und Wissenschaftseinrichtungen und vergleichbare Institutionen sind die zuwendungsfähigen projektbezogenen Ausgaben (bei Helmholtz-Zentren und der Fraunhofer-Gesellschaft die zuwendungsfähigen projektbezogenen Kosten), die individuell bis zu 100 % gefördert werden können. Bei Forschungsvorhaben an Hochschulen oder Hochschulkliniken wird zusätzlich zu den zuwendungsfähigen Ausgaben eine Projektpauschale in Höhe von 20 % gewährt.

Es wird erwartet, dass sich Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft im Hinblick auf die Umsetzungsnähe entsprechend ihrer Leistungsfähigkeit an den Aufwendungen der Hochschulen und öffentlich finanzierten Forschungseinrichtungen angemessen beteiligen, sofern Letztere als Verbundpartner mitwirken. Als angemessen gilt in der Regel, wenn in Summe über den Verbund eine Eigenbeteiligung der Verbundpartner in Höhe von mindestens 40 % an den Gesamtkosten/-ausgaben des Verbundprojekts erreicht wird. Bei der Berechnung dieser Verbundförderquote von maximal 60 % sind Boni für KMU sowie in den Aufwendungen von Hochschulen enthaltene Projektpauschalen nicht zu berücksichtigen; diese werden zusätzlich gewährt.

 

Deilmann Business Consulting ist langjährig auf die Fördermittelberatung von KMU spezialisiert. Wir haben bereits zahlreiche Projekte mit Finanzierungsförderungen und Zuschüssen erfolgreich begleitet. Durch unsere bundesweit sehr gute Vernetzung mit den Förderinstitutionen und unsere Erfahrung in den Beantragungsprozessen zeichnen wir uns durch eine professionelle Analyse, eine ausgefeilte Konzeption und eine erfolgreiche Antragstellung in der Förderberatung aus.