Anwendungen des Lasers

Die Strahlung, die von Lasern emittiert wird, hat einige sehr spezielle Eigenschaften. Sie ist:

  • kohärent und monochromatisch
  • gerichtet
  • intensiv

Dies bedeutet, dass der Laser für viele Anwendungen hervorragend geeignet ist. Man kann fast sagen, "er ist einer für Alles".

Die oben aufgeführten Eigenschaften sind natürlich nicht völlig unabhängig voneinander. So besitzt der Laser auch deshalb so intensive Strahlung, weil sie so gerichtet ist und sich daher sehr gut auf sehr kleine Flächen fokussieren lässt. Um dies zu illustrieren, betrachten wir einen sehr moderaten Laser, z.B. einen Laserpointer. Aus ihm können etwa 1023 Photonen pro Sekunde auf eine kleine Fläche von wenigen millionstel Quadratmillimetern fokussiert werden. Dies ist eine unvorstellbar große Zahl. Und wie bemwerkt, ein Laserpointer ist ein extrem schwacher Laser.

Jede der oben genannten Eigenschaften lassen bestimmte, ganz spezifische Anwendungen zu. Die gute Fokussierbarkeit eines Laserstrahls ermöglicht es natürlich auch den Laserstrahl so zu manipulieren, dass er über große Distanzen propagiert werden kann. Dies ermöglicht Anwendungen in der Entfernungsmessung, aber auch der Opens internal link in current windowUmweltsensorik, wie sie auch in unserer Gruppe verfolgt werden. Im Zusammenhang mit modernen, sehr absorptionsarmen optischen Lichtleiterfasern lässt sich Licht aber auch über sehr große Entfernungen transportieren und so Information übertragen. Die Kommunikation im Internet basiert auf solchen schnellen Laserdatenübertragungen.

Die hohe Intensität in Zusammenhang mit der guten Fokussierbarkeit ermöglicht Anwendungen in der Produktionstechnik (Bohren, Schneiden, Schweißen) aber auch der Medizin, z.B. Augenoperationen, Zahnheilkunde etc. Zur Zeit wird an Laserverfahren bei chirurgischen Eingriffen gearbeitet, die die Wundheliung wesentlich beschleuinigen können. Eine andere Anwendung hier ist die Beschleunigung von geladenen Teilchen und die Erforschung der laserinduzierten Fusion, die vielleicht einmal das Energieproblem lösen könnte.

Die gute Fokussierbarkeit hat auch in anderen Intensitätsbereichen wichtige Anwendungen z.B. im Zusammenhang mit Speichern. So führte die Einführung der Blueray Disc einfach durch die Verwendung einer blauen Laserdiode (anstatt einer roten) wegen dessen besserer Fokussierbarkeit zu einer viermal höheren Speicherdichte der Blueray Disc verglichen mit einer Standard DVD.

Die Kohärenz hängt mit der Monochromasie der Laserstrahlung zusammen. Monochromatisch bedeutet, dass der Laser eine sehr wohldefinierte Farbe des Lichtes emittiert. Er hat i. A. eben keine weiße Farbe, sondern die Emission zeigt eine ganz bestimmte wohldefinierte Farbe. Man spricht auch davon, dass der Laser sehr schmalbandig ist.

Dies ermöglicht einerseits eine sehr hohe Selektivität auf bestimmte Atome oder Moleküle, was den Laser für den Einsatz in der Spektroskopie prädestiniert. Dadurch werden hoch sensitive Nachweismethoden für Spurengase etc. möglich.

Der große Grad der Kohärenz ermöglicht aber andererseits auch den Laser als hochpräzisen Messinstrument einzusetzen. So kann die Konstanz der Naturkonstanten überprüft werden oder die Entwicklung neuer noch wesentlich präziserer Uhren wird möglich.

Laserfest

Kontakt

Prof. Dr. Thomas Walther

Laser und Quantenoptik
Institut für Angewandte Physik
Fachbereich 05 - Physik
Technische Universität Darmstadt
Schlossgartenstr. 7
D-64289 Darmstadt

+49 6151 16-20831 (Sekretariat)

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