Die Photonik beschäftigt sich mit der Erzeugung und Anwendung von vorwiegend kohärenter elektromagnetischer Strahlung im Sichtbaren und den unmittelbar daran angrenzenden Spektralbereichen. Sie hat sich seit der Erfindung des Lasers zu einer herausragenden Technologie entwickelt. Etablierte Anwendungen reichen von der optischen Kommunikation über Hochleistungsmaterialbearbeitung bis zur Spitzenmedizin und universeller Analytik. Das primäre Forschungsgebiet Photonik betreibt Grundlagenforschung auf höchstem internationalem Niveau.

Ein wesentlicher Fokus ist die technische Erschließung von neuartigen photonischen Quellen vor allem im Terahertz-, MIR- und XUV-Bereich sowie mit deren Einsatz in Prozesstechnik, Verfahrenstechnik und Medizin. Aufbauend auf einer bereits hoch entwickelten Femtosekundenlaser-Technologie werden anwendungsspezifische, optimierte Hochleistungs-lasersysteme sowie neuartige lasergetriebene kohärente Strahlungsquellen für Anwendungen in der XUV Mikroskopie und Lithographie entwickelt. Die Forschungsaktivitäten umfassen grundlegende optische Prozesstechnologien ebenso wie die Weiter- und Neuentwicklung von modernen integrierten optischen Bauelementen (THz-Photonik), welche eine Grundlage für Entwicklungen in der Kommunikationstechnik, Umwelttechnik, Sensorik sowie Biomedizin darstellen.

Das Gebiet der Photonik wächst international sehr stark, was sich bereits durch einen entsprechenden Fokus im  7. Rahmenprogramm der EU wiederspiegelt.  Einer der Gründe für die außerordentlichen wissenschaftlichen Erfolge des primären Forschungsgebietes Photonik besteht in dem Umstand, dass hier Quanteneffekte direkt technologisch umgesetzt werden können. Quantenkaskaden-Laser oder Quanteninformationstechnologie sind dafür prominente Beispiele, die nur durch eine Kombination von Resultaten der Grundlagenforschung mit Fortschritten in der Materialwissenschaft und Nanotechnologie ermöglicht werden. Alle Forschungs- und Entwicklungs-arbeiten werden vom Zentrum für Mikro- und Nanostrukturen unterstützt.  Dies ermöglicht die Umsetzung neuer Konzepte durch Verbindung der Photonik mit modernster Nanotechnologie – die sogenannte Nano-Photonik.

Die hohe experimentelle Kompetenz des Bereiches Photonik resultiert zum einen aus den Laserlabors für die Höchstleistungs-Femtosekundentechnologie und TeraHertztechnologie. Das  Zentrum für Mikro- und Nanostrukturen (ZMNS) bildet das technologische Rückgrat für den Aufbau und die Durchführung von weltweit einzigartigen Experimenten in der Femtosekunden-Lasertechnik und für die eigenständige Herstellung von neuartigen Bauelementen der Optoelektronik und Nanophotonik auf der Basis von III-V Halbleitern.