Lichtpunten voor de informatie maatschappij (Alfred Driessen, 18-09-2003)

Oratie Prof. Dr. A. Driessen

Rede uitgesproken bij het aanvaarden van het ambt van hoogleraar

“Geïntegreerde Optische Microsystemen” aan de faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica van de Universiteit Twente op donderdag 18 september 2003

Mijnheer de Rector Magnificus, Collegae hoogleraren

en andere leden van de universitaire gemeenschap,

Dames en heren, beste vrienden

In de volgende drie kwartier wil ik gaarne met u over lichtpunten spreken. Dat het over licht gaat zal u waarschijnlijk niet verbazen, immers de naam van mijn leerstoel Geïntegreerde Optische Microsystemen bevat het woord optisch. Een punt is rond en is het kleinste leesteken in een geschreven tekst. De lichtpunten waarvoor ik vandaag uw aandacht vraag, zijn echter veel kleiner en kunnen ervoor zorgen dat digitale informatie op een efficiënte manier door optische netwerken wordt gestuurd. Figuur 1 toont de twee soorten punten en geeft daarmee tegelijk de schaal aan van de optische devices. Dit steeds maar kleiner worden van de bouwstenen voor communicatie is geen gril of hobby van de ontwerper, het is de enige manier om tot realistische optische schakelingen te komen die niet-triviale databewerking toestaan. Ik hoop dit straks met enig detail te kunnen verduidelijken.

In de figuurlijke betekenis zijn lichtpunten datgene wat ons optimisme voedt. Wetenschappers en ingenieurs verenigen een vreemd mengsel van bescheidenheid en optimisme. Bescheidenheid, omdat hij of zij in een mensenleven alleen een klein steentje kan bijdragen en omdat ieder resultaat nieuwe vragen oproept. Maar ook optimisme, omdat de historische ontwikkeling van de technologie onvoorstelbaar is. Als kind thuis bij mijn ouders las ik uitgebreid in de 20 boekdelen van de encyclopedie Der Große Brockhaus. Het bijzondere aan die editie was dat deze van het eind van de 19e eeuw was. De beschrijvingen en plaatjes van technische hoogstandjes van toen laten ons nu glimlachen: wat kan er niet veranderen in een eeuw? Wat waarschijnlijk niet zal veranderen is de welwillende glimlach van de toekomstige generaties die terugkijken naar onze huidige stand van de techniek.

De wet van Moore is het paradigma van gedurfd optimisme: het aantal transistors per chip zal ieder jaar verdubbelen, met andere woorden exponentieel groeien. En dat gebeurt nu bijna 40 jaar (alleen met een iets lager tempo: verdubbeling in 18 maanden) met als resultaat 100 miljoen transistors in de spelcomputer van de huidige jeugd. Als wij nu kijken naar het gebied van de optische communicatie dan zijn er twee uitzonderlijke resultaten: de glasvezel en de optische versterker. De huidige glasvezel, waarvan ongeveer 800 Gm (800 000 000 km) in de grond ligt, heeft een transportcapaciteit van meer dan 100 Tbit/s en een lage demping van minder dan 0.2 dB/km. En om deze toch al lage verliezen verder te compenseren zijn er optische versterkers met een bandbreedte van meer dan 10 THz. Intussen zijn dankzij deze twee sleutelcomponenten optische verbindingen tussen steden, landen en continenten een realiteit.

In de geavanceerde optische communicatie gaat het vaak om heel grote of juist om heel kleine getallen. Lichtpulsen van de duur van femtoseconden worden gebruikt voor communicatiesnelheden van Terabits per seconde. Hiervoor worden optische elementen met kritische afmetingen op nanometer schaal gebruikt. Voor uw gemak geeft Tabel 1 de standaard afkortingen voor de machten van tien.

getal waarde exponent waarde naam afkorting

0, 000 000 000 000 001 10-15 femto f

0, 000 000 000 001 10-12 pico p

0, 000 000 001 10-9 nano n

0, 000 001 10-6 micro µ

0, 001 10-3 milli m

1 100

1000 103 kilo k

1 000 000 106 Mega M

1 000 000 000 109 Giga G

1 000 000 000 000 1012 Tera T

1 000 000 000 000 000 1015 Peta P

Tabel 1: Standaard afkortingen voor de machten van 10.

In het eerste deel van mijn rede zal ik nader ingaan op geïntegreerde optische microsystemen voor optische communicatie. Daarbij ga ik in detail in op een van de veelbelovende basiselementen, een van de boven genoemde lichtpunten. In het tweede deel zal ik ingaan op de rol van de techniek in de maatschappij en zal ik mij vooral tot de (toekomstige) studenten willen richten.

Geïntegreerde optische microsystemen voor optische communicatie

2.1 Van optische verbindingen naar een optisch netwerk

Er is iets mis met onze huidige communicatienetwerken: wij hebben optische verbindingen met capaciteit voot tientallen Tbit/s maar in de knooppunten gebruiken wij nog steeds elektronica die slechts enkele Gbit/s toestaat. Dit is hetzelfde als bij een vliegreis over te moeten stappen bij een stad met twee vliegvelden. De rit tussen de vliegvelden gebeurt daarbij met een taxi over gewone wegen. De oplossing die vandaag in optische netwerken gebruikt wordt om de bandbreedte te vergroten is met vele kleuren samen over een enkele glasvezel te gaan, Wavelength Division Multiplexing (WDM). Daarbij wordt in de huidige technologie in de knooppunten iedere kleur afzonderlijk elektronisch van de een naar de andere vezel getransporteerd. In onze analogie van de vliegreis betekent dit dat vele reizigers in één vliegtuig vervoerd worden om daarna echter met vele taxi’s naar verschillende vliegvelden in de stad door te reizen.

Naast deze weinig elegante oplossing in de knooppunten is er nog het probleem van de laatste mijl. Zolang vele gebruikers hun data tegelijk versturen over een lange-afstands lijn met een capaciteit van meer dan

100.000 telefoongesprekken tegelijkertijd, kunnen de kosten verdeeld worden en zijn grote investeringen toegestaan. Hoe dichter je echter bij de eindgebruiker komt, des te groter de rol die economische aspecten spelen. En dit betekent tot nu toe elektronische oplossingen, d.w.z. gewoon een koper-kabel. Dit is hetzelfde als na een vliegreis de reizigers met de postkoets via drassige wegen naar hun huis te vervoeren.

Het ideale netwerk zou geheel optisch moeten zijn, van zender tot ontvanger, of in vakjargon van FTTx naar FTTy (Fiber To The x of y waarbij x of y een bedrijf, huis, computer of een mobiel netwerk antenne kunnen zijn). Hiervoor worden extreme eisen aan de optische systemen gesteld die dit kunnen bewerkstelligen:

• hoge bitsnelheid

• compact

• complex (een relatief simpel knooppunt van 8 vezels en 32 kleuren kan reeds duizenden functionele elementen bevatten)

• betrouwbaar (gebruik, onderhoud en vervanging niet alleen door deskundige)

• lage kosten (FTTx is uiteindelijk consumenten fotonica)

Daarbij komt nog dat er alleen een gedeeltelijk evolutionair pad naar het optische netwerk bestaat. De optische systemen in de knooppunten, bijvoorbeeld, moeten volledig ontwikkeld zijn voordat zij de plaats van de huidige elektronica kunnen innemen. Deze situatie is enigszins te vergelijken met de introductie van de auto (zie figuur 2).

De eisen aan deze optische systemen zijn zodanig dat voor de implementatie alleen geïntegreerde optica in aanmerking komt. Geintegreerde optica is het optische analogon van elektronische IC’s.

Het zou ondenkbaar zijn, betrouwbare en goedkope schakelingen met afzonderlijke componenten te realiseren. De oplossing is integratie, miniaturisatie en het gebruik van beproefde technieken uit de elektronische IC industrie. Het werk van meer dan twee decennia aan geintegreerde optica heeft goede resultaten opgeleverd, maar van het uiteindelijke doel, VLSI photonics, zijn alleen nog maar de contouren te zien.

In de volgende sectie zal ik enkele basisbegrippen van de geintegreerde optica toelichten om onze veel belovende bouwsteen, de “lichtpunt”, te kunnen begrijpen.

2.2 Bouwstenen voor de geïntegreerde optica

Het is gemakkelijk zich een voorstelling te maken van een geleider voor lucht of water, bijvoorbeeld buizen of slangen die leeg zijn. Bij elektronen zijn het massieve draden bestaande uit materialen met vrije ladingsdragers, zoals koper. Bij licht is er echter geen eenvoudig beeld, omdat het lichtdeeltje, het foton, helemaal bij de wereld van de kwantummechanica behoort. Een goede benadering voor propagatie van licht is het stralenmodel. Lichtstralen kunnen vrij propageren als er in een medium geen absorptie of verstrooiing mogelijk is. Deze optisch transparante media heten dielectrica; het belangrijkste kenmerk daarvan is de brekingsindex, die aangeeft hoeveel de lichtsnelheid in het medium t.o.v. vacuüm wordt gereduceerd.

In optische kanaalgolfgeleiders propageert het licht als gevolg van reflectie aan de wanden in een zigzag patroon, figuur 3.a. In optische vezel- en traditionele planaire golfgeleiders zorgt een brekingsindex contrast tussen kanaal en cladding voor totale reflectie. De gewenste reflectie kan ook door twee- of driedimensionele traliestructuren worden veroorzaakt. In dat geval spreekt men van fotonische kristallen waaraan in de laatste jaren intensief onderzoek wordt verricht. Een gevolg van het golfkarakter van het licht is interferentie. Het optellen van verschillende lichtpaden kan naar gelang van de onderlinge fase tot uitdoving of versterking leiden. De hoek van het zigzag patroon is omwille van interferentie discreet, ieder mode heeft zijn eigen hoek met zijn eigen snelheid gerelateerd aan de effectieve brekingsindex. Bij monomodale kanalen is alleen één mode toegestaan.

In dat geval zijn de laterale afmetingen in de orde van de golflengte van het gebruikte licht, in optische telecommunicatie meestal rond 1.55 µm.

Als men de exacte oplossingen van de Maxwell vergelijkingen gebruikt in plaats van het stralenmodel, dan ziet men dat het optische veld (zie figuur 3.b) van het kanaal een evanescente staart heeft in de cladding- en substraat lagen. Dankzij dit evanescente veld kan wisselwerking met de omgeving of tussen kanalen worden verkregen. In het laatste geval spreekt men van koppelaars, die de overgang van het licht van de ene naar het andere kanaal mogelijk maken (figuur 3.c).

Transport van licht door bochten levert altijd verliezen op, omdat met afnemend brekingsindexcontrast koppeling naar de claddinglaag optreedt. Door een goed ontwerp kunnen de bochtverliezen toch aanvaardbaar klein worden gehouden. Als de bochtstraal zeer klein wordt, raakt het zigzag patroon alleen nog de buitenwand. In dat geval spreekt men over een fluistergalerij mode (zie figuur 3.d)

Golfgeleiderkanalen, koppelaars en bochten zijn enkele van de functionele elementen van geïntegreerde optica. Met deze kan de “lichtpunt”, de bovengenoemde veelbelovende bouwsteen worden samengesteld. Het is een microringresonator (MR), een structuur met optische terugkoppeling, die een groot aantal optische functies kan uitvoeren, zoals die van filter of schakelen als een transistor. Figuur 4.a geeft een bovenaanzicht van een geïntegreerd optische MR. Licht komt via de ingangsgolfgeleider Iin binnen en koppelt gedeeltelijk over naar de ring. Het resterende vermogen gaat naar het uitgangskanaal Ithrough. In de ring propageert het licht in een fluistergalerij mode en koppelt gedeeltelijk uit naar de uitgangsgolfgeleider Idrop. Na verdere propagatie in de ring koppelt het licht gedeeltelijk naar het uitgangskanaal Ithrough. Afhankelijk van de fase van het licht na een rondgang zal er nu binnen de ring en bij het uitgangskanaal Ithrough constructieve of destructieve interferentie optreden. In het geval van constructieve interferentie in de ring is de resonator in resonantie, met als gevolgs dips en pieken in Ithrough en Idrop respectievelijk, zie figuur 4.b.

Het opmerkelijke is dat door de fase in de MR te veranderen het licht van het ene naar het andere uitgangskanaal kan worden gestuurd. Fig. 5 toont computersimulaties van het E-veld in een MR in- of uit resonantie, waarbij duidelijk zichtbaar is hoe het veld binnen de ring door interferentie kan worden verzwakt c.q. versterkt.

Geïntegreerde optische componenten en microsystemen worden sinds bijna twee decennia in de IOMS groep (voorheen LDG) ontworpen en gerealiseerd. Dit gebeurt in het MESA+ speerpunt instituut voor nanotechnologie en microsystemen. Sinds 1996 wordt er in IOMS pionierswerk aan MR’s verricht, waarbij o.a. 7 promovendi betrokken zijn of waren. Fig. 6 toont ter illustratie een infrarood foto van een resonator in werking samen met de spectrale respons.

2.3 Het functionele gedrag van een microresonator:

golflengte filter en optisch schakelelement

Uit het bovenstaande wordt duidelijk dat de fase van het licht na een rondgang door de MR beslissend is voor het functionele gedrag. De vraag is nu, hoe de fase kan worden veranderd. Intrinsiek kan dit door de golflengte van het licht te variëren. De MR werkt dan als filter, waarbij afhankelijk van de kleur, het licht naar de DROP- of naar de THROUGH-poort wordt geleid. Daarnaast is het mogelijk, extrinsiek de fase van het licht te variëren door de effectieve brekingsindex van de ring te verstemmen. Hiermee is een optisch schakelelement verkregen dat vergelijkbaar is met een relais.

De meest eenvoudige manier om de MR te verstemmen is het veranderen van de temperatuur. Door bijvoorbeeld een verwarmingselement op de ring te plaatsen kan met enkele mW aan vermogen het licht binnen 200 µs naar een ander uitgangskanaal worden gestuurd. Dit schakelen gaat aanzienlijk sneller als men in plaats van een thermo-optisch materiaal voor de ringgolfgeleider een materiaal met elektro-optische eigenschappen gebruikt, zoals bepaalde niet-lineair optische polymeren. Hierdoor kan de schakelsnelheid afhankelijk van de ringdiameter tot boven de 100 GHz worden opgevoerd. Het thermo-optisch en elektro-optisch schakelen wordt uitgebreid in de IOMS groep en bij anderen onderzocht.

De meest uitdagende vorm van extrinsiek schakelen is schakelen van licht door middel van licht. In dat geval kan men van een optische transistor spreken. Om dit te bereiken moet de ring uit een materiaal bestaan waarvan de brekingsindex onder invloed van licht verandert. Veel materiaalkundig onderzoek is nodig om de huidige materialen zodanig te optimaliseren dat hoge snelheden ook bij lage intensiteiten van het licht kunnen worden verkregen. Als licht met licht wordt geschakeld werkt de MR als element waarin logische functies zoals een AND- of OR-poort kunnen worden gerealiseerd. De afzonderlijke elementen kan men net als bij de elektronische transistor clusteren om zo tot complexe schakelingen voor ultra hoge snelheid data bewerking te komen.

Als men in detail naar de resonantie piek in de DROP-poort als functie van de Q-factor of het verlies van de resonator gaat kijken ontdekt men een tweede basisfunctie van de MR. Gaat men namelijk van een hoge Q naar een lage Q zonder de fase te veranderen, dan gaat het licht bij de resonatiegolflengte van de DROP- naar de THROUGH-poort. De verklaring hiervoor is dat met een lage Q geen optisch veld in de resonator kan worden opgebouwd. Om op deze manier te kunnen switchen moeten dus de verliezen van de ring worden veranderd. Een elegante oplossing hiervoor is het mechanisch plaatsen van een absorberend materiaal in het evanescente veld van de ringresonator. Omwille van de kleine afmetingen zijn hierbij absorbers met nanometer afmetingen voldoende. Deze kunnen met technologieën uit de micromechanica (leerstoel EWI-TST) worden gerealiseerd met een verwachte schakelsnelheid in het MHz gebied.

Ook bij het Q-factor schakelen zijn geheel optische schakelingen bijzonder aantrekkelijk. De hiervoor benodigde materialen dienen daarbij een absorptie te hebben die van de lichtintensiteit afhankelijk is. Dit zijn bij voorbeeld verzadigbare absorbers, maar ook materialen met optische versterking. Indien de versterking zo wordt opgevoerd dat de rondgangsverliezen volledig worden gecompenseerd, dan wordt de resonantielijn smaller en smaller en gaat de Q-factor naar oneindig. De MR wordt op deze manier een microlaser met een mimimaal drempel vermogen en bijzonder attractieve eigenschappen.

2.4 Van optisch basiselement naar VLSI photonics

Met het voorgaande hoop ik u van de mogelijkheden van dit unieke basiselement te hebben kunnen overtuigen. Maar, wij zijn nu pas op het niveau van de enkelvoudige transistor. Ons doel zijn complexe schakelingen die de optische signalen kunnen routen, schakelen, moduleren en verder logisch bewerken, en dit alles bij extreem hoge snelheden tot in de Tbit/s.

In het Europese IST project NAIS werken wij als coördinator samen met een tiental partners aan een subsysteem, een WDM zender/ontvanger combinatie, waarin MR’s gebruikt worden als filter, schakelaar en modulator, zie figuur 7. Voor dit systeem is er een octrooi aangevraagd en intussen toegekend.

De filter respons van een enkele MR, een scherp gepunte piek, is voor de meeste toepassingen niet ideaal. In een digitale wereld zou men liever een

vierkante vorm willen hebben: binnen een bepaald bereik één constante waarde, en daarbuiten nul. Zodoende kan men een signaal met een bepaalde kleur, die echter kleine variaties mag hebben, in zijn geheel de gewenste kant opsturen. Ook bij schakelaars hoeft men zich dan geen zorgen over niet eenduidige tussenstanden te maken. De vierkante vorm kan met het koppelen van twee of meer MR’s in zogenaamde hogere orde filters worden bereikt.

In de literatuur vindt men andere voorbeelden van filterarrays, bijvoorbeeld een add-drop filter of een complete optische cross-connect. Veel onderzoek is nodig om actieve functies te implementeren om de verliezen zodanig te reduceren dat cascaderen van logische elementen mogelijk wordt en om on-chip versterking mogelijk te maken. Dit alles zou bij snelheden van Tbit/s mogelijk moeten zijn. Ook aan de technologie worden hoge eisen gesteld, bijvoorbeeld aan de reproduceerbaarheid van de effectieve radius van een ring. Eigen metingen aan een reeks MR’s in silicium-nitride technologie, verdeeld over het chip oppervlak laat zien dat de straal van 25 µm een variatie van ongeveer 10 nm heeft, d.w.z van ongeveer 0.04 %.

Om tot VLSI photonics te komen is er uitgebreid onderzoek en ontwikkelingswerk nodig waarbij een universitaire groep als de onze een relevante bijdrage kan leveren. Er is een multidisciplinaire aanpak nodig om de uitdagingen op het gebied van materiaalkunde, ontwerpgereedschappen en ontwerp, technologische realisatie, karakteriseren en testen en de systeemaspecten adequaat aan te gaan.

Tabel 2 geeft een overzicht van de doelen die uiteindelijk zullen worden bereikt. Opmerkelijk is dat daarbij het kostenaspect van uiteindelijke productie naast de technische criteria pregnant aanwezig is. Het MESA+ instituut biedt voor het multidisciplinaire werk een uitstekende thuisomgeving, die echter moet worden aangevuld. Die gebeurt door samenwerking bijvoorbeeld met het CTIT, het speerpuntinstituut van de UT op het gebied van ICT systemen, en daarnaast landelijke en internationale samenwerkingsverbanden met kennisinstellingen en bedrijven.

uitdaging voor doel

tijd fs

frekwentie THz

data transmissie snelheid Tbit/s

dimensie nm

complexiteit circa 10 000 elementen/chip

kosten 5 €/chip

Tabel 2: overzicht van uitdagingen en doelen voor VLSI photonics

2.5 Een blik in de toekomst

Wie zit nu op VLSI photonics te wachten? Is het wel nodig een geheel optisch netwerk te hebben? Moeten wij straks echt een fiber tot in onze woning hebben? Dit zijn vragen die wij aan de huidige schooljeugd zouden moeten stellen, die via kabelmodem of ADSL iedere dag het web opgaat. Voor hen is het blijkbaar geen moeite iedere keer opnieuw de grenzen van de huidige technologie te verkennen. Fiber To The Home is nu reeds realiteit in Japan. Amsterdam denkt daarmee in 2004 te beginnen. Dat betekent dat optische en electro-optische systemen consumenten artikelen worden. Onze computers zullen binnen enkele jaren op 10 GHz draaien en de harddisk zal meer dan 1 Tbyte aan data bevatten. Een back-up met een huidige ADSL lijn of kabelmodem zou dan maanden duren, waarbij maximaal 1 uur wenselijk is. De professionele gebruiker maar ook de jeugd over 5 a 10 jaar zou dus graag met 10 Gbit/s willen communiceren. Als wij dat in Nederland met miljoenen tegelijk willen doen, dienen de knooppunten verkeer in de orde van Pbit/s te verwerken.

Maar er is meer. Als het over optische datacommunicatie gaat denkt men aan glasvezels en lange afstanden. Maar er komt reeds een nieuwe toepassing op: optische interconnects voor verbindingen tussen printplaten en zelfs tussen chips, of een optisch netwerk voor een vliegtuig, vrachtwagen of de gewone auto. Net werden al de computer processors van 10 GHz genoemd. Bij die hoge frequenties werkt iedere elektrische geleider – ook al is het slechts enkele millimeters - als zend en ontvangstantenne, met als gevolg ongewenste overspraak en vermogensverlies. Er wordt nu reeds serieus gekeken of in een chip niet een compleet optisch netwerk kan worden geïntegreerd om datatransport over 1 á 2 cm efficiënter te laten plaatsvinden. Ieder chip heeft dan zijn eigen optische netwerk. Dat moet natuurlijk heel compact zijn, want voor iedere 1 mm2 dienen miljoenen transistors op zij te worden geschoven. Optica wordt dan echt nanooptica waar het licht in nanometerwijde kanalen – fotonische draden- of in fotonische kristallen zal propageren. De in tabel 2 genoemde uitdagingen zullen dan steeds meer standaardspecificaties van massa artikelen zijn.

Ter illustratie vindt u in figuur 8 de “Photonic Micropolis”, een toekomstvisie van het Massachusetts Institute of Technology (MIT), met een reeks van complexe optische functies uitgevoerd in fotonische draden en fotonische kristal structuren. De afmetingen zijn circa 100 x 100 µm2.

Techniek en science en de maatschappij

3.1 Het gelijk van de optimist

Dames en heren, zoals de titel zegt, gaat het over lichtpunten. En die zijn er ondanks alle ellende waarvan wij dankzij de moderne communicatiemiddelen getuige zijn. Natuurlijk is er misbruik van techniek mogelijk, denkt u maar aan moderne criminele en terroristische organisaties, massavernietigingswapens, schade aan het milieu, nieuwe vormen van verslaving en vervreemding. Het is echter duidelijk dat zonder technologie een efficiënt milieu- of veiligheidsbeleid, bijvoorbeeld, niet meer denkbaar is. De techniek heeft een onvoorstelbare staat van dienst. Daarbij dient u te bedenken dat van alle onderzoekers en ingenieurs die systematisch aan R&D werken of gewerkt hebben een groot gedeelte tijdgenoten van ons is. De grote technologische vooruitgang komt nu pas echt op gang. De volgende grafiek (figuur 9) toont enkele technologische ontwikkelingen door de jaren heen. Duidelijk blijkt dat de vervulling van de wet van Moore (curve IV) niet het enige succes verhaal is. Het demonstreert het cumulatieve creatieve vermogen van de inzet van miljoenen mensjaren.

Het gaat daarbij niet alleen om het kunnen maken van een of ander toestel of systeem. Ook de maatschappelijke aanvaarding en de inbedding in een passende infrastructuur toont in het verleden indrukwekkende voorbeelden. Zou Henry Ford zich hebben kunnen voorstellen hoe de auto en de bijhorende infrastructuur zich heeft ontwikkeld? Zou u het voor mogelijk hebben gehouden dat kleuters op school nu computers gebruiken waarvan 30 jaar geleden de top wetenschappers alleen durfden te dromen?

De prestatie van de techniek in het verleden is indrukwekkend, maar wat zal de toekomst brengen? De technologische ontwikkelingen op middellang termijn - 5-10 jaar - zijn redelijk te voorspellen, omdat de weg van fundamenteel technisch onderzoek naar grootschalige productie in het algemeen meer dan 10 jaar in beslag neemt. De fenomenen die de volgende 25 jaar in producten zullen worden gebruikt, zijn nu reeds bekend of onderwerp van studie. Voorbij de horizon van 25 jaar is het echter moeilijker te voorspellen, in ieder geval is er geen enkel teken dat de technologische ontwikkeling zal afremmen.

Optimisme omwille van extrapolatie uit het verleden, optimisme omwille van de kennis van nu reeds bekende fenomenen die pas op langere termijn in technologie zullen worden omgezet. Optimisme ook uit de persoonlijke overtuiging dat de natuur der dingen met de bijhorende wetmatigheden een onuitputtelijke bron van nieuwe technologische ontwikkeling mogelijk maakt. Optimisme uiteindelijk, omdat de woorden uit het Joods-christelijke scheppingsverhaal nog steeds actueel blijven:

(En God zag dat het goed was, Gen. 1:10 FF).

3.2 Techniek en wetenschap als uitdaging

Op dit moment zijn wij met zijn 6 miljard mensen op deze aardbol. De grote goederen: voedsel, onderwijs, medische verzorging en rijkdom zijn onevenredig verdeeld. 20 % van de bevolking bezit 80% van alle goederen met als resultaat subhumane levensomstandigheden voor velen en armoede voor de meeste. Om 6 miljard personen menswaardig te laten leven zijn techniek en science weliswaar niet voldoende maar zeker onmisbaar. Al eerder werd er over AND- en OR-poorten gesproken die de basis vormen van elektronische of fotonische databewerking. Ik zou mijn stelling betreffende de voorwaarde voor welzijn voor allen m.b.v. AND poorten willen verduidelijken (alle voorwaarden zijn onmisbaar en staan op alfabetische volgorde):

techniek & wetenschap AND vrede & vrijheid AND waarheid & gerechtigheid

Zonder techniek en wetenschap is het vrijwel niet mogelijk iedereen tot boven de 20 jaar vrij te stellen om onderwijs te volgen. Zonder technologie en wetenschap is er geen medische verzorging, zoals wij die gewend zijn. Zonder technologie en wetenschap zullen de meeste hun inspanningen voornamelijk op de zorg voor de primaire levensbehoeftes moeten richten. Zonder technologie en wetenschap is cultuur een privilege van de happy few.

Beste studenten van nu en morgen. Het aantal studerenden in de techniek en wetenschap is zoals in vele andere landen ook in ons land zorgwekkend laag. De reden hiervoor, zegt men, zou kunnen zijn dat techniek en wetenschap studeren meer inspanning kost dan andere studies, dat je niet zeker bent van een baan, dat je met andere studies eerder een hoger salaris kunt verdienen of dat met andere studies de studieschuld niet zo hoog oploopt. Alles begrijpelijke factoren, maar zijn dat niet argumenten die pas in een latere levensfase (die van de grijze haren) aan gewicht lijken te winnen? Jeugddromen zijn niet altijd verstandig, maar hoeveel heeft de mensheid niet daaraan te danken. Ik durf te stellen dat je alleen dan op lange termijn je kunt ontwikkelen en presteren als je echt zin in je studie en werk hebt. Dat betekent dat de net genoemde redenen niet de beslissende uitslag mogen geven. Wat de geschikte banen betreft, blijken doorzetters ondanks ups and downs van de economie in de laatste decennia meestal toch iets passends te vinden. Niet iedereen heeft de nodige aanleg en enthousiasme voor techniek en wetenschap. Maar waarschijnlijk is het aantal groter dan de instroom van de laatste jaren. Het is jammer als talenten niet ten volle gebruikt worden, als dromen ...... dromen blijven.

Van de zijde van de Universiteit Twente worden er grote inspanningen gedaan om de studie van techniek en wetenschap aan de continu wijzigende omstandigheden aan te passen en aantrekkelijker te maken. Er is een positieve trend om in het curriculum meer en ingrijpendere keuzemomenten in te bouwen. Zo bestaat er op dit ogenblik een gemeenschappelijke propedeuse en wordt er aan een brede bachelor gewerkt. Op die manier kan het risico van een foutieve keuze worden beperkt en wordt vanaf het begin het werken in een multidisciplinaire omgeving vergemakkelijkt.

In de boven genoemde voorwaarden voor welzijn, staan naast techniek en wetenschap andere factoren die eveneens beslissend zijn. Een universitaire opleiding dient een universele houding te bemiddelen met begrip en basiskennis buiten het eigen kennisgebied. De twee-kernen structuur van onze universiteit is een goed antwoord op deze vereiste. Daarnaast zullen eigen initiatief en ontplooiing van persoonlijke aanleg de mogelijkheid creëren een studie in techniek en wetenschap in een juist kader te plaatsen.

Een woord van dank

U zult begrijpen dat vele personen in de loop der jaren eraan hebben bijgedragen dat ik u hier vandaag kan toespreken. Ik ben dank verschuldigd aan de opvoeders, onderwijzers, leraren en docenten die hun best gedaan hebben hun kennis door te geven. Ik had het geluk in mijn wetenschappelijk werk de begeleiding van enkele vooraanstaande wetenschappers te mogen ervaren: Jaap Franse (UVA) bij mijn afstuderen, Ike Silvera (UVA later Harvard) bij mijn promotietijd en Ronald Griessen (VUA) als postdoc.

Voor de tijd aan de UT (sinds 1988) wil ik als eerste Theo Popma danken die met zijn ruime visie op universiteit en wetenschap altijd stimulerend aanwezig was. Mijn bijzondere dank geldt ook Paul Lambeck, die mij als nieuwkomer in het gebied van geïntegreerde optica en het bijhorende netwerk heeft geïntroduceerd en later altijd open stond voor een collegiale samenwerking binnen het optisch thema. Daarnaast zijn er de andere leden van de vakgroep TDM, later leerstoel Materiaalkunde en nu leerstoel IOMS, staf, technici en ander ondersteunend personeel, promovendi, postdocs en studenten waarvan ik veel heb kunnen leren en waarmee ik altijd met plezier heb kunnen samenwerken. Mijn dank geldt ook de onopvallende, maar steeds bereidwillige ondersteuning van medewerkers in centrale en facultaire diensten.

Onze leerstoel was tot kort ingebed in twee faculteiten, Elektrotechniek en Technische Natuurkunde. Het was organisatorisch niet altijd eenvoudig, maar de interne contacten met personen uit de twee faculteiten en het verschil in cultuur heeft een brede kijk op universitair bestuur mogelijk gemaakt. Ik ben dankbaar voor de goede samenwerking met de collega’s uit beide faculteiten. Het grote voordeel van de betrokkenheid bij twee faculteiten was de actieve rol die ik in het onderwijs in beide faculteiten kon spelen. Ik hoop dit in de volgende jaren te kunnen continueren.

Het onderzoek in geïntegreerde optica is alleen mogelijk in een multidisciplinaire samenwerking, hiervoor mijn dank aan alle betrokkenen uit de UT samenwerkingsverbanden S&A, CMO, MESA, MESA+ en ook CTIT. Daarnaast denk ik dankbaar terug aan de projecten binnen BTS, FOM, IOP en STW in Nederland en andere op een internationale schaal.

Bij een ondernemende universiteit horen spin-off- en andere bedrijven.

Het was en is een grote voldoening met voormalige studenten uit onze groep in bedrijven te kunnen samenwerken zoals BBV, C2V en Lionix.

Ik ben dankbaar aan het College van Bestuur van de Universiteit Twente en de leden van de benoemingscommissie voor het in mij gestelde vertrouwen.

Ein letztes Dankwort gilt meinen Eltern, Willi Driessen, Marianne Driessen-Franke, und Marta Driessen-Laus, die leider diesen Tag nicht erleben konnten, und meinen Geschwistern Werner und Ruth. Weiter danke ich meinen Verwandten und Freunden, die für diese festliche Gelegenheit die weite Reise gemacht haben.

Mijnheer de Rector Magnificus, dames en heren,

ik dank u voor uw aandacht,

Ik heb gezegd.