Stefans Lichtparade

Laserröhren (Gaslaser)


LASER: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (Lichtverstärkung durch angeregte Emission von Strahlung)

Mit der 1917 von Albert Einstein vorausgesagten, 1928 von R. Ladenburg und H. Kopfermann in Gasen untersuchten induzierten Emission wurde erstmals 1940 durch den sowjetischen Physiker W. A. Fabrikant eine Lichtverstärkung erreicht. Die Anwendung des Maserprinzips* auf Licht unter Heranziehung der induzierten Emission wurde 1958 von A. L. Schawlow und C. H. Townes vorgeschlagen, die theoretischen Grundlagen wurden auch von N. G. Bassow und A. M. Prochorow geschaffen. Nach einem langjährigen Rechtsstreit hat G. Gould aufgrund von notariell beglaubigten Aufzeichnungen aus dem Jahr 1957 als der Erfinder des Feststoff- und Gasentladungs-Lasers zu gelten. T. H. Maiman konstruierte 1960 den ersten Rubinlaser. Der erste Gaslaser wurde 1961 durch A. Javan, W. R. Bennett und D. R. Herriott in Betrieb gesetzt. 1962 wurden gleichzeitig an verschiedenen Stellen Halbleiterlaser entwickelt.

*Ein Maser ist ein Generator zur Verstärkung von Mikrowellen, dessen Prinzip für Lichtwellenverstärkung anwendbar ist.

Ein Laser besteht also aus einem geeignetem Medium (z.B. Rubinkristall, Kohlendioxid, Helium-Neon-Gemisch). Dieses Medium wird zwischen zwei sich gegenüberstehenden Spiegeln platziert. Durch spontane Emission wird ein Photon in Richtung auf einen Spiegel entsandt. Von dort wird es zurückreflektiert und löst durch induzierte Emission weitere Photonen aus, die nach Reflexion an den Spiegeln in das Medium zurückkehren und weitere Photonen induzieren. Dieser Prozess schaukelt sich lawinenartig auf. Die Reflektivität eines der Spiegel (Auskoppelspiegel) ist etwas verringert, so dass ein Teil des Lichts austritt und einen externen Laserstrahl erzeugt.

Helium-Neon-Laser bestehen aus einem langen Glasrohr in dem sich ein Gemisch aus den Edelgasen Helium und Neon unter sehr geringem Druck befindet. Die Enden des Glasrohrs - auch Kapillare genannt - sind so beschichtet, dass sie das Laserlicht reflektieren. Deshalb nennt man sie Resonatoren. Gepumpt wird der Laser durch eine Hochspannungs-Gleichstom-Gasentladung zwischen den Elektroden, welche sich an den Enden der Kapillare befinden. Diese Gaslaser sind etwas teurer und empfindlicher als Halbleiterlaser, haben dafür aber auch deutlich bessere Strahldaten. Mit einer Wellenlänge von 632,8nm, einem Strahldurchmesser von max. 2mm und einer Divergenz von weniger als 2mrad sind sie z.B. für private Showzwecke unschlagbar. Leider haben sie einen schlechteren Wirkungsgrad als Diodenlaser, verbrauchen also mehr Energie bei gleicher Ausgangsleistung.

Argon- bzw. Krypton-Gaslaser haben einen noch schlechteren Wirkungsgrad als Helium-Neon-Laser. Man erreicht hier jedoch höhere Ausgangsleistungen. Die Besonderheit eines solchen Lasers ist seine Emission im blau-grünen bzw. weißen Bereich, mit denen die Farben einer professionellen Lasershow erreicht werden. Allerdings liegen die Preise für diese Laser bei einigen 1000 Euro.

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