Europa unterstützt „Twisted Light“-Netzwerk für die Photonik der nächsten Generation

Europa setzt stark auf Photonik, eine Technologie, die Licht anstelle von Elektronen nutzt, um Daten zu übertragen, Materialien zu schneiden und winzige Strukturen zu untersuchen.

Nun richtet sich die Aufmerksamkeit jedoch auf eine exotischere Form von Licht, nämlich Strahlen, die sich nicht nur vorwärts bewegen, sondern sich dabei auch drehen, ähnlich wie ein mikroskopisch kleiner Korkenzieher.

Wissenschaftler sagen, dass diese sogenannten optischen Wirbel tatsächlich einen großen Unterschied in der technologischen Entwicklung bewirken könnten – indem sie alles von der Chipherstellung bis zur Bildgebung schärfer und effizienter machen.

Derzeit ist das Know-how zu dieser Technologie noch auf wenige Labore verteilt. Jüngste Berichte deuten jedoch darauf hin, dass sich dies bald ändern könnte.

Ein Vorstoß für „verdrehte“ Träger

Forscher der Universität Tampere in Finnland haben bekannt gegeben, dass ein neues Doktorandennetzwerk namens HiPOVor (High-Power Optical Vortices) 4,4 Millionen Euro aus dem Marie-Skłodowska-Curie-Aktionsprogramm der EU erhalten hat.

Damit sollen 15 Doktoranden eingestellt und darin geschult werden, Hochleistungs-Wirbelstrahlen zu entwerfen, zu verstärken und anzuwenden, in der Hoffnung, dass sie sich von Labor-Kuriositäten zu Standardwerkzeugen in der Industrie entwickeln können.

Die Strahlen sollen einen Orbitaldrehimpuls tragen, was bedeutet, dass sich die Lichtwellen spiralförmig bewegen. Diese Drehung kann laut Wissenschaftlern dazu beitragen, feinere Strukturen auf Materialien zu schreiben, mehr Kanäle in eine einzelne Faser zu packen oder Partikel präziser zu bewegen.

Der Haken dabei ist jedoch, dass leistungsstarke Wirbelstrahlen schwer zu erzeugen und stabil zu halten sind. Ihre gewundene Struktur kann schnell auseinanderfallen, wenn sie durch Optiken, Fasern oder Luft wandern, weshalb ihre Verwendung außerhalb von Forschungslabors bisher begrenzt war.

Wofür könnte verzerrtes Licht verwendet werden?

Das HiPOVor-Netzwerk möchte dieses Problem direkt angehen, indem es die gesamte Pipeline betrachtet, d. h. wie man den Strahl formt, wie er mit Materie interagiert und wie man die Leistung sicher erhöht.

Laut dem Team besteht das Endziel darin, Wirbelstrahlen zu einer Routineoption für Anwendungen wie ultrapräzise Materialbearbeitung, hochauflösende Bildgebung und Teilchenbeschleunigung zu machen.

Die Koordinatorin des Projekts, Dr. Regina Gumenyuk, erklärte, dass es bei dem Netzwerk nicht nur um die Veröffentlichung von Artikeln gehe, sondern darum, „die nächste Generation von Wissenschaftlern und Innovatoren im Bereich der Photonik zu formen”. Dazu gehören Arbeiten an neuen optischen Komponenten, intelligenteren Nanofabrikationsmethoden und kompakterer, effizienterer Hardware, die weniger Energie verbraucht.

Die Gruppe diskutiert auch Umweltvorteile und argumentiert, dass besser kontrollierte Lichtquellen Abfall reduzieren, Geräte verkleinern und den Bedarf an gefährlichen Verarbeitungschemikalien verringern können.

Professor Goëry Genty fügte hinzu, dass optische Wirbel mit hoher Leistung „nicht nur aus grundlegender Sicht faszinierend sind, sondern auch das Potenzial haben, Anwendungen von der Präzisionsfertigung bis hin zur hochauflösenden Bildgebung zu revolutionieren“.

Ein europaweites Labor für verdrehte Balken

HiPOVor ist eine Partnerschaft zwischen acht Universitäten, der Extreme Light Infrastructure – Nuclear Physics (Heimat des weltweit leistungsstärksten Lasersystems) und neun Industriepartnern. Gemeinsam sollen sie Einrichtungen gemeinsam nutzen, Personal austauschen und versuchen, Theorie in Produkte umzusetzen, die Unternehmen tatsächlich herstellen und verkaufen können.

Das Projekt startet am 1. Januar 2026 und fällt unter das MSCA-Programm – die wichtigste Förderinitiative der EU für die Ausbildung von Nachwuchsforschern. Man geht davon aus, dass Europa bis zum Abschluss dieser ersten Kohorte über einen kleinen, aber wachsenden Pool an Fachkräften verfügen wird, die verzerrtes Licht in funktionierende Geräte für Fabriken, Labore und möglicherweise sogar umweltfreundlichere photonische Systeme umwandeln können.

Quellenhinweis:

Europe launches bold plan to harness twisting beams of light, published by Tampere University, November 2025.