Laser

Der Begriff Laser ist ein Akronym und steht für Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.

Bei der Erzeugung von Laserlicht werden die Atome oder Moleküle des aktiven Lasermediums durch Energiezufuhr in einen angeregten Zustand gebracht. Dieser Vorgang wird als Pumpen bezeichnet.
Beim Zurückfallen auf ein niedrigeres Energieniveau wird die Energiedifferenz als Lichtteilchen (Photon) freigesetzt. Bei Lasern wird dieser Vorgang stimuliert und daher auch als Stimulated Emission bezeichnet. Die dabei entstehenden Photonen sind in ihren Eigenschaften identisch.

Der Emissionsvorgang erfolgt in einem so genannten optischen Resonator. Dabei handelt es sich um eine Anordnung von zwei Spiegeln, zwischen denen sich das aktive Medium befindet. Einer der beiden Spiegel ist in geringem Maße (maximal 15%) Lichtdurchlässig. Durch diesen Spiegel tritt der Laserstrahl aus der Anordnung aus.

Je nachdem ob ein Laser das Licht auf einem konstanten Niveau oder in Energiepulsen abgibt spricht man von Continuous-Wave Lasern oder gepulsten Lasern.
Bei Continuous-Wave Lasern erhält man meist monochromes Licht einer Wellenlänge, das zudem auch noch in gleicher Phase läuft. Durch diese Eigenschaft ist die sehr geringe Streuung von Laserlicht zu erklären.
Bei gepulsten Lasern erfolgt die Strahlungsabgabe entsprechend in Energiepulsen. Diese sind von sehr kurzer Dauer und liegen im Bereich von Femtosekunden (billiardstel Sekunden) oder darunter.
Continuous-Wave Laser dienen in der Regel dazu, geringe Energiemengen auf große Entfernung zu übertragen, z.B. bei der Übertragung von Informationen. Bei gepulsten Lasern werden große Energiemengen auf kurze Entfernung übertragen, z.B. bei der Werkstoffbearbeitung.

Die Art des Lasers wird durch das in ihm verwendete aktive Medium bestimmt. So unterscheidet man zwischen Gas-, Feststoff- und Farbstofflasern.

Bekannte Gaslaser arbeiten mit den Edelgasen Helium, Neon, Argon, Krypton oder Gemischen dieser Gase.
Verwendet werden auch Halogenverbindungen, wie Halogenwasserstoffe oder Verbindungen aus Halogen und Edelgas, wie z.B. Xenonfluorid in Excimerlasern.
Ebenfalls zu den Gaslasern gehören die Metalldampflaser, bei denen gasförmige Metalle als Medium dienen, oft in Verbindung mit einem Edelgas.

Bei Farbstofflasern dienen organische Farbstoffe, meist in alkoholischer Lösung, als aktives Medium. Jeder Farbstoff gibt dabei Laserlicht in einem begrenzten Frequenzspektrum ab, die Bandbreite liegt bei ca. 25 bis 50 nm. Da es eine große Fülle an organischen Farbstoffen gibt, können so sehr gezielt bestimmte Frequenzbereiche abgedeckt werden.

Bei Feststofflasern werden Grundmaterialien wie Glas, Aluminiumoxid oder Yttrium-Aluminium-Granat verwendet, die mit Nebengruppenmetallen dotiert werden.
Bekanntester Feststofflaser ist der als erster Laser überhaupt 1960 vorgestellte Rubinlaser.

Laser werden heutzutage in einer Vielzahl von Bereichen verwendet.
Jeder hat Laserdioden im CD-Laufwerk seines Computers, im DVD-Spieler oder im CD-Spieler der Stereoanlage. Wenn Sie drucken oder kopieren tun Sie dieses am besten und preiswertesten mit Hilfe eines Lasers.

Daneben gibt es Anwendungen in der Medizin, wo Eximerlaser in der Augenheilkunde und CO2-Laser als Laserskalpelle eingesetzt werden.
Auch in der Schönheitsmedizin finden Laser Anwendung, z.B. beim Entfernen von Tätowierungen oder Haarwurzeln.
Zahnärzte verwenden Laser anstelle des Bohrers oder zum Entfernen von Verfärbungen.

In der Industrie finden Hochenergielaser Verwendung beim Schweißen, Löten, Gravieren und Bohren. Jedem bekannt sind auch holografische Bilder, sei es als Echtheitszertifikat oder Kunstwerk.

Farbstofflaser werden von Wissenschaftlern bei spektroskopischen Messungen eingesetzt, Laserpistolen von Polizisten zur Geschwindigkeitsbestimmung und an der Supermarktkasse liest ein Laser den Barcode auf den Produkten ein.

Obwohl der Laser aus dem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken ist, so ist er doch noch eine recht junge Erfindung.
Die theoretischen Grundlagen auf denen später die Entwicklung der ersten Laser aufbaute wurden zu Beginn des 20. Jahrhunderts von Albert Einstein und Max Planck gelegt.
Doch es sollten noch einige Jahrzehnte vergehen, bis aus der Theorie der erste funktionierende Laser wurde. Lediglich in Film und Fernsehen gehörten Laser schon seit den 30er Jahren zur Grundausstattung des Science Fiction Genres, wenn auch nur in der Tricktechnik realisiert.

Der erste funktionierende Laser wurde 1960 von Theodore Maiman von den Hughes Research Laboratories in Kalifornien der Öffentlichkeit vorgestellt.
Erste kommerzielle Anwendungen gab es in den 1980er Jahren mit der Einführung von CDs und den dazugehörigen Abspielgeräten.