Grundlagen der Lasertechnologie
Ein Laser ist ein Gerät, das durch einen optischen Verstärkungsprozess einen Strahl kohärenten Lichts emittiert. Das Wort Laser ist ein Akronym aus ‚Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation‘, was soviel heißt wie Lichtverstärkung durch stimulierte Strahlungsemission. Laserstrahlen können auf sehr kleine Punkte fokussiert werden, wodurch eine sehr hohe Bestrahlungsstärke erzielt wird, oder sie können eine sehr geringe Divergenz aufweisen, um ihre Leistung in großer Entfernung zu konzentrieren. Es gibt viele unterschiedliche Lasersysteme, wie zum Beispiel Gaslaser, Faserlaser, Festkörperlaser, Farbstofflaser, Diodenlaser und Excimerlaser. Alle Laser bestehen aus drei Komponenten: einer Energiequelle (auch Pumpe genannt), einem Verstärkungsmedium (oder Lasermedium) und einem optischen Resonator.
Die wichtigsten Lasertypen und ihre Anwendung
Laser sind die Schlüsselkomponenten vieler Produkte, die wir täglich verwenden. Verbraucherprodukte wie Blu-Ray- und DVD-Player verwenden die Lasertechnologie, um Informationen von den Festplatten zu lesen. Barcodescanner verwenden Laser zur Informationsverarbeitung. Auch in der Medizin werden Laser bei vielen chirurgischen Eingriffen wie etwa der LASIK-Augenchirurgie verwendet. In der Fertigung werden Laser zum Schneiden, Gravieren, Bohren und Markieren unterschiedlichster Materialien eingesetzt.
Kohlendioxidlaser
Kohlendioxidlaser sind Gaslaser, die Infrarotstrahlung aussenden. Sie werden für eine Vielzahl industrieller Anwendungen mit hoher Leistung verwendet. Schon geringer Änderungen in der Gaskonzentration ermöglichen die Auswahl von Hunderten von diskreten Infrarotwellenlängen.
Am häufigsten werden Kohlendioxidlaser beim Schneiden und Schweißen eingesetzt, bei Geräten mit geringerer Leistung auch zur Lasergravur und -markierung verwendet. Da Wasser (das die Mehrheit der biologischen Gewebe ausmacht) Infrarotstrahlung gut absorbiert, werden die sogenannten CO2-Laser auch für medizinische Anwendungen wie Laserchirurgie, Hauterneuerung, Dermabrasion und seit kurzem auch zum ‚Schweißen‘ von menschlichem Gewebe anstelle von Nahtmaterial verwendet.
Festkörperlaser
Festkörperlaser (engl. Solid-State Laser, SSL) sind seit über 50 Jahren bekannt. Diese Laser unterscheiden sich in der Geometrie ihrer Verstärkungsmedien: Einige sind groß (in der Regel Kristalle) mit Abmessungen im Millimeterbereich und es gibt optische Fasern, die mehrere Meter lang sein können. Die diodengepumpten Festkörperlaser und insbesondere die Faserlaser sind extrem robust und haben eine Lebensdauer von mehr als 10.000 Stunden. Sie werden für ihre industriellen Anwendungen (Schweißen, Markieren) sehr geschätzt. Ihre Kompaktheit ist ein zusätzlicher Vorteil. Festkörperlaser werden hauptsächlich in Industrie und Wissenschaft eingesetzt wie zum Beispiel bei der Fertigung hochpräziser Bauteile in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Medizintechnik.
Faserlaser
Ein Faserlaser ist ein spezieller Lasertyp, bei dem die Strahlabgabe sowie der Laserresonator in ein einziges System innerhalb einer optischen Faser integriert werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Lasern wird der Strahl innerhalb der Faser erzeugt. Faserlaser gelten als spezielle Kategorie von Festkörperlasern und sind sehr leistungsfähig, zuverlässig, kompakt und stabil. Diese Geräte besitzen eine hohe Strahlqualität und werden in vielen Anwendungen wie Bohren, Schweißen, Schneiden und Markieren sowie in den Branchen Automobil, Medizin, Elektronik und Fertigung eingesetzt.
Diodenlaser
Forscher haben seit 1960 verschiedene Arten von kohärenten Lichtquellen entwickelt, um sich für eine größere Bandbreite von Anwendungen anzupassen. Heutige Laser variieren in Größe, Leistungsbereich und Wellenlängen. Viele verschiedene Bereiche profitieren heute von der Anpassbarkeit der modernen Laserindustrie. Ein Diodenlaser ist vielseitiges und kompaktes Gerät, bei dem am Übergang der Diode kohärentes Licht erzeugt wird. Aufgrund der geringen Größe und des hocheffizienten Arbeitens eignen sich Diodenlaser besonders für Anwendungen wie die optische Datenübertragung und -speicherung, die Spektroskopie und anderer medizinischer Aufgaben. Auch als Barcode-Lesegeräte, Laserpointer, Laserdruckern, Scannern sowie dem Lesen und Beschreiben von CDs, DVDs und Blu-Ray-Discs kommen diese Geräte zum Einsatz.
Fazit
Lasersysteme ist in der heutigen Zeit nicht mehr wegzudenken, weder in der Wirtschaft, noch in der Medizin oder Raumfahrttechnologie. Das präzise und schnelle Arbeiten und – in der Medizin – die schnellere Wundheilung durch geringeres Narbengewebe, zeigen die Vorteile von Lasersystemen klar an.
