Der Werkzeugkasten des Wissenschaftlers für die Echzeitspektralanalyse realer Systeme, insbesondere solcher aus dem Bereich der Nanooptik, ist unvollständig. Der Standard für die spektrale Zerlegung zeitabhängiger Signale verwendet heute immer noch maßgebend eine Methode der digitalen Signalverarbeitung, die vor über 40 Jahren erfunden wurde. Die Vielzahl an Publikationen zur Herausforderung, die schnelle Fouriertransformation durch Ergänzungen und Verfeinerungen mit Echzeitfähigkeit auszustatten, regt dazu an über die grundsätzliche Strategie des Verfahrens nachzudenken. Im Rahmen der Doktorarbeit wird eindeutig gezeigt, daß es eine leistungsfähige Alternative aus dem Bereich der adaptiven Filter gibt, die deutlich flexibler, weniger rechenaufwendig und im Analyseergebnis schneller ist, als der bisherige Standard. Die gedanklichen Ansätze des neuen Verfahrens und die experimentellen Untersuchungen zur Adaptionsdynamik sind hier erstmalig publiziert. Das Werkzeug wird von uns als Adaptiver Spektralanalyse Filter bezeichnet (ASA). Der signalverarbeitende Algorithmus wurde an einem Rasterkraftmikroskop getestet. Der Eigenbau dient dazu, Nanoresonanzen an piezomechanischen Baugruppen zu charakterisieren. Die Resonanzerscheinungen werden mit Hilfe einer Cantileversonde unter Anwendung des Lichtzeigerprinzips in meßbare Analogsignale umgewandelt. Das neue Verfahren der adaptiven Spektralanalyse zerlegt die Systemantwort zeitaufgelöst in ihre Fourier Komponenten und bestimmt auf diese Weise die komplexe mechanische Übertragungsfunktion der Baugruppen. Es werden in der Arbeit sowohl Experimente zur Einzelfrequenzanalyse als auch zur breitbandigen Systemcharakterisierung vorgestellt. Der Komplexitätsgrad Nanooptischer Systeme – definiert als das logarithmische Verhältnis von Systemgröße zu minimaler Strukturbreite – ist ein relevanter und rasant anwachsender Technologieparameter. Typische Werte liegen heute bei 5 bis 6 Größenordnungen. Die Untersuchung solcher Systeme stellt außergewöhnliche Anforderungen an den Instrumentenentwurf. Das genannte Rasterkraftmikroskop ist Teil eines Nanokartografen, in welchem sich mikro- und nanomechanische Module innovativ ergänzen, um die Systemeigenschaften ortsaufgelöst erfassen zu können. Die Auflösungsgrenze von 10 nm bei einer Stellweite von 10 cm entspricht einem Komplexitätsgrad von 7 und wird an künstlichen Opalfilmen bzw. ausgedehnten optischen Gitterstrukturen demonstriert. Der Nanokartograf übernimmt die Rolle eines Nanooptischen Modellsystems, an dem die neue Methode zur Echtzeitspektralanalyse qualifziert und die Analyseeigenschaften des Verfahrens quantifiziert werden. Die angewandten nichtlinearen Analysetechniken basieren auf adaptiver Kalman Filterung. Die vorgestellten Experimente und Simulationen beweisen, dass der entwickelte Algorithmus bei einer Echtzeitimplementierung auf einem Digitalen Signal Prozessor (DSP) klare Vorteile gegenüber der üblichen schnellen Fouriertransformation besitzt. Bei einem bis zu 10-fach niedrigeren Rechenaufwand erlaubt der adaptive Ansatz eine lokale Verfeinerung der spektralen Auflösung im Frequenzraum, wodurch die Numerik an das zu untersuchende System optimal angepasst und der Rechenaufwand noch weiter minimiert werden kann. Im Falle der Einzelspektralanalyse reduzieren sich dann die Ansprechzeiten um einen Faktor 10. Im Rahmen dieser Arbeit wurden neue interdisziplinäre Anwendungsmöglichkeiten des Verfahrens erschlossen. Beispielweise ließ sich die Methode erfolgreich von der Nanooptik in den Bereich der Elektrotechnik portieren. Dort wurden Spannungsoberwellen im öffentlichen Netz spektral aufgelöst und erfolgreich Kompensationsmechanismen mit Hilfe von Solarwechselrichtern umgesetzt. Die Anwendung ist unter der Veröffentlichung WO 2009/056158 A1 patentrechtlich geschützt.