Wie funktioniert ein LASER?

In vielen Gebieten kommen heutzutage LASER zum Einsatz. Jeder wird sogar vielleicht schon mal einen Laserpointer in der Hand gehabt haben. Doch was heißt Laser überhaupt? Wie funktioniert er? Wie lange gibt es ihn schon usw. Das sind alles Fragen die man nicht unbedingt sofort beantworten kann.

Was heißt LASER?

LASER steht für Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (Lichtverstärkung durch Induzierte Emission)

Die Geschichte und Entwicklung des Lasers

Die Grundlage für die Lasertechnik lieferte im Prinzip Albert Einstein. Er beschrieb bereits 1916 stimulierte Emission als die Umkehrung der Absorption. Zwölf Jahre später konnte Ladenburg diesen Effekt experimentell nachweisen. Danach wurde dann relativ lange gerätselt, ob man diesen Effekt für die Verstärkung des Lichtfeldes verwenden kann. Erst 1960 baute Theodore Maiman den ersten Laser, den Rubin-Laser. Der Rubinlaser gehört zu der Klasse der Festkörperlaser.

In den folgenden Jahren wurden dann immer mehr verschiedene Lasertypen gebaut. Doch welche Lasertypen gibt es überhaupt.

Verschiedene Lasertypen

• Gaslaser
• Farbstofflaser
• Festkörperlaser
• Farbzentrenlaser
• Halbleiterlaser
• Freie-Elektronen-Laser

Die Laser werden nach dem eingesetzten optisch aktivem Material benannt und kategorisiert.

Heutzutage gibt es wie man an der Auflistung sehen kann sehr viele verschiedene Lasertypen. Jeder Typ hat seine Vor- und Nachteile. Die Laserpointer wo wahrscheinlich jeder kennt, sind meistens Halbleiterlaser.

So jetzt haben wir genug verschiedene Lasertypen, doch wissen immer noch nicht wie ein Laser prinzipiell funktioniert. Ich sage es gleich vorne weg, das Funktionsprinzip ist nicht ganz einfach zu verstehen. Man könnte theoretisch viele DIN 4 Seiten damit füllen oder fast ganze Vorlesungen darüber halten

Dennoch möchte ich wie am Anfang auch versprochen möglichst kurz und verständlich erklären wie so ein Laser funktioniert. Wer es also ganz genau haben möchte, muss es irgendwo anders nachlesen, denn ich werde es mehr oberflächlich erklären.

Wie funktioniert ein Laser?

Ein Laser besteht aus drei Komponenten, dem Lasermedium in der Mitte und zwei Spiegeln um dieses Zentrum herum. Nehmen wir mal einen Gaslaser her, dann kann man sich prinzipiell den Laser als ein Rohr vorstellen, wo an den beiden Enden die Spiegel sind, und in der Mitte ein Gasgemisch. Dieses Gasgemisch ist nun so beschaffen, dass sich das Licht innendrin verstärkt. Allerdings reicht es für Laserlicht nicht aus, die Röhre einmal zu durchlaufen. Jetzt kommen die Spiegel ins Spiel.

Die Spiegel auf einer Seite sind lassen etwa 5% des Lichtes durch. Das Licht, welches dann die Röhre verlässt ist aber dann schon unzählige Male durch die Röhre gegangen und somit schon enorm verstärkt. Die Strahlen die nicht parallel zur Röhre verlaufen, sind nicht verstärkt worden, da sich ja nicht von den Spiegeln reflektiert werden. Es kommt also nur Licht heraus, das extrem verstärkt, geradlinig und gebündelt ist, eben das Laserlicht.

So das war das Funktionsprinzip jetzt mal ganz grob. Natürlich steckt da noch viel mehr dahinter. Die Atome werden auf verschiedene Energieniveaus, es entsteht eine Besetzungsinversion, spontane und stimulierte Emission um nur mal einige Schlagworte zu nennen. Wen das genauer interessiert dem empfehle ich den Seminarvortrag von Timur Kurnaz und Benno Willemsen.

Falls jemand Lust hat einen Laser selbst zu bauen, kann sich eine Anleitung im Internet downloaden.

Wer von euch besitzt ein Laserpointer, oder hat schon mal mit einem Laser gearbeitet?