Fokussierung bezeichnet die räumliche Konzentration elektromagnetischer Strahlung, typischerweise von Licht, in einem begrenzten Volumen mittels optischer Elemente wie Linsen oder Spiegeln. In der Werkstoffwissenschaft ist präzise Fokussierung zentral für Mikroskopie, spektroskopische Verfahren, Laserbearbeitung und Lithographie.

Die ideale Fokussierung wird durch Beugung begrenzt. Die laterale Auflösung skaliert typischerweise mit λ/(2·NA), wobei λ die Wellenlänge und NA die numerische Apertur ist. High‑NA‑Fokussierung (z.B. NA ≥ 0,9 bei Immersionsobjektiven) erlaubt sehr kleine Fokusdurchmesser und hohe Intensitäten, ist aber besonders sensitiv gegenüber Aberrationen und Fokusdrift.

In realen Systemen führen sphärische Aberration, Astigmatismus, Koma, Chromatik sowie Brechungsindex‑Mismatch zwischen Optik und Probe zu Fokusfehlern. Fokuskorrektur adressiert diese Abweichungen durch adaptive Optik, Korrekturlinsen, dynamische Z‑Nachführung oder rechnerische Bildrekonstruktion. Für dicke oder schichtweise aufgebaute Materialien sind wellenfrontbasierte Korrekturen entscheidend, um Kontrast und Auflösung in der Tiefe zu erhalten.

In der Laser‑Werkstoffbearbeitung bestimmt die Fokussierung die Energiedichte und damit den Übergang von linearer zu nichtlinearer Absorption, die Qualität von Schweißnähten, Schnitten oder Mikrostrukturen. In der Mikroskopie (Konfokal-, Multiphotonen- und STED‑Mikroskopie) begrenzt sie die erreichbare strukturelle Auflösung und die Quantifizierbarkeit von Materialparametern. Eine präzise Kontrolle des Fokus über Raum, Zeit und Spektrum ist daher eine Schlüsseleigenschaft moderner experimenteller Plattformen.