Lasertechnologie im Überblick
Die Lasertechnik kommt in zahlreichen Gebieten der Forschung, Medizin und Industrie zum Einsatz. Neben der Verwendung der Lasertechnologie in der Unterhaltungselektronik und bei Computern (CD-/DVD-Laufwerke) sowie als Laserpointer bei Vorträgen und Präsentationen ist die Lasertechnik auch in der Medizin sowie in der industriellen Anwendung stark vertreten. Hier hilft die Lasertechnik, Schneidearbeiten in hoher Präzision und mitunter vollständiger Automatisierung durchzuführen.
Funktionsweise des Lasers
Lasertechnik basiert auf den elektromagnetischen Wellen der Laserstrahlung. Diese ist im Vergleich zu anderen Lichtquellen sehr intensiv, kann präzise gebündelt werden und so den Lichtstrahl verstärken und besitzt eine hohe Kohärenzlänge. Für einzelne Anwendungsgebiete ist es gewünscht, dass Laserstrahlen in kurze Pulse mit hoher Intensität und präziser Wiederholfrequenz abgegeben werden können.
Laser setzen sich aus drei Komponenten zusammen:
- Das Lasermedium, auch als aktives Medium bezeichnet, produziert Photonen. Das Lasermedium selbst kann dabei einen gasförmigen, flüssigen oder festen Zustand einnehmen.
- Die zweite Komponente des Lasers ist die Pumpe. Diese kann durch die Einstrahlung von Licht, durch Gasentladung oder elektrischen Strom die Zustände der Atome und Moleküle des Mediums anregen.
- Die dritte Komponente des Lasers ist der Resonator. Dieser selektiert die im Medium erzeugten Photonen und stellt dabei sicher, dass ausschließlich Photonen mit gleichen Merkmalen wie Energie und Impuls freigegeben werden. Somit ist das Laserlicht hochgradig kohärent und intensiv. Die Resonatorgüte ist entscheidend für die Qualität des Laserstrahls sowie dessen Konstanz und Kohärenz. Der Aufbau kann dabei aus zwei Spiegeln bestehen. Besonders stark verstärkte Lasermedien können auch mit nur einem oder ohne Spiegel betrieben und genutzt werden.
Lasertypen
In der Lasertechnik kommen verschiedene Lasertypen zum Einsatz. Neben der Unterscheidung in Wellenlänge, Frequenz und Kohärenzlänge unterscheiden sich die Lasertypen durch ihre Signalform. Der Dauerstrichlaser gibt konstant einen Lichtstrahl ab. Dieser besteht im Idealfall aus nur einer Wellenlänge und ist somit monochrom einfarbig. Der Pulslaser erzeugt pulsierende Strahlung. Die Pulsdauern können hierbei Bereiche von Atto- und Femtosekunden einnehmen, was eine hohe Präzision in der medizinischen und technischen Anwendung ermöglicht.
Je nach Zustand des Mediums werden Lasertypen in Gaslaser, Farbstofflaser bei flüssigen Medien und Festkörperlaser unterteilt.
Anwendungen der Lasertechnik
Die Einsatzgebiete der Lasertechnik reichen heute von kostengünstigen Geräten in der Unterhaltungstechnik sowie als Barcodeleser, über industrielle Anwendungen in der Fertigungstechnik bis in diverse Gebiete der Medizin.
Industrielle Anwendungen der Lasertechnik in Fertigungsverfahren sind in der DIN 8580 beschrieben.
Die Lasertechnologie wird hier eingesetzt, um Holz, Kunststoff, Papier und Metalle zu schneiden, formen, fügen und beschichten. Je nach Material und Fertigungsschritt kommen hier die Methoden des Lasersinterns, Stereolithografie, Laserstrahlbiegen, Laserbohren, Laserschneiden, Laserschweißen und -löten sowie die Laserbeschriftung, das Laserspritzen und -verdampfen zum Einsatz. Laserpolieren ist ein Oberflächenveredelungsverfahren für Metalle, bei denen deren Oberfläche durch das Umschmelzen einer dünnen Randschicht geglättet und veredelt wird.
Neben dem Einsatz der Lasertechnik in die Diagnose wird diese in der Medizin für zahlreiche chirurgische, dermatologische und dental-medizinische Eingriffe genutzt. Die hohe Präzision und Energie des Laserstrahls ermöglicht Schnitte und Verödungen, die für die Patienten mit weniger Schmerzen verbunden sind. Zugleich können Nähte vermieden werden. Die Schnittwunden werden durch den Laserstrahl direkt verödet und sind keimfrei.
Weitere Anwendungsgebiete der Lasertechnik sind in der Energie-, Mess- und Steuerungstechnik, Wissenschaft und Forschung sowie beim Militär.