Ideen zur Anwendung photonischer Bauelemente benötigen in der Realisierung meist komplexe Systemaufbauten mit weiteren optischen und elektronischen Komponenten. Da der Aufwand für die Hardwareentwicklung beträchtlich ist, werden Funktionen zunehmend in die Ebene der Software verlagert. Dadurch wird es möglich, Funktionen beliebig zu kombinieren, zu modifizieren und flexibel an die konkrete Anwendung anzupassen. Dementsprechend wichtig sind Analyse und Spezifikation möglicher Anwendungsfälle der künftigen Systemlösung. Innere Schnittstellen des Systems und solche zu übergeordneten Strukturen werden dabei gleichermaßen antizipiert. Die weitere Detaillierung des Systementwurfs umfasst die Entwicklung kompletter elektronischer Schaltungen und deren Verbindung zu den optischen Elementen über moderne Aufbau- und Mikromontagetechniken und schließt auch Möglichkeiten von Qualitäts- und Zuverlässigkeitsprüfungen sowie Fragen der Bedienung und Wartung, der Stromversorgung und Wärmeentwicklung, der Sicherheit und Ergonomie mit ein.