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physik artikel (Interpretation und charakterisierung)

Laser

Die unterschiede


1. Atom
2. Motor

Heutzutage gibt es drei verschiedene Arten von Lasern, die sich durchsetzen konnten. Neben dem Festkörperlaser (z.B. Rubinlaser) gibt es noch den Gaslaser und den Halbleiterlaser. Diese drei Arten unterscheiden sich im Aggregatzustand des aktiven Mediums (der Teil, der mit Energie "vollgepumpt" wird) und in der Art und Weise der Anregung.
Als aktives Medium im Festkörperlaser eignen sich bestimmte Kristalle oder Glas, die mit lichtverstärkenden Atomen angereichert sind. Als Beispiel ist hierbei der Rubinkristall zu nennen, der Spuren von Chrom enthält. Der bekannteste Festkörperlaser ist der Rubinlaser, der ein rotes Laserlicht ausstrahlt. Neben dem Rubinlaser ist in erster Linie der Neodym-Glaslaser (Aluminiumoxidkristall) zu nennen, in dessen Glas (dem Feststoff) ca. 1% Neodym-Ione enthalten sind. Der Neodym-Laser sendet ein infrarotes Licht aus. Ein weiterer Festkörperlaser ist der Yttrium-Aluminium-Granat-Laser, abgekürzt YAG-Laser. Festkörperlaser gehören zur Gruppe der Impulslaser, bei denen das aktive Medium durch intensive Lichtblitze (z.B. die einer Quecksilberdampflampe) angeregt wird und seinerseits dann wiederum verstärkte Lichtblitze aussendet. Einsatzgebiete des Festkörperlasers sind z.B. das Bohren sehr kleiner Löcher, das Schneiden, Schmelzen und Verdampfen. Bei mehrstufiger Verstärkung und Energiespeicherung wird aus dem Festkörperlaser ein Riesenimpulslaser, mit dem eine Ausgansleistung von ca. 100 Millionen Kilowatt erreicht werden kann. (Zum Vergleich: normale Rubinlaser erreichen eine Ausgangsleistung von etwa 1 Watt.) Dieser "Riesenenergieschub" steht aber nur für den Bruchteil einer Millisekunde zur Verfügung.
Die nächste Gruppe ist die Gruppe der Gaslaser.
Gaslaser enthalten als aktives Medium ein Edelgas, Metalldämpfe oder Molekülgase. Angeregt wird das Gasmedium durch optisches Pumpen (=Lichtblitze) oder durch Anlegen einer elektrischen Hochspannung, die dann (ähnlich wie in einer Leuchtstoffröhre) die Gasentladung erzeugt. Gaslaser gehören meist in die Kategorie der Dauerstrichlaser. Ein Gaslaser ist z.B. der Helium-Neon-Laser (kurz: HeNe-Laser; Leistung bis etwa 10mW) oder der Argonlaser. Der HeNe-Laser sendet ein rotes Licht aus, während der Argonlaser ein blaues bis grünes Licht aussendet. Eine wesentlich höhere Leistung als diese beiden Laser hat der Kohlenstoffdioxidlaser (CO2-Laser; Leistung bis ca. 10W), der ein infrarotes Licht aussendet. Der CO2-Laser wird vor allem für energieaufwendige Schneidaufgaben verwendet. Die leistungsschwächeren Gaslaser werden dagegen häufig in Präzisionsgeräten für berührungsfreies Messen eingesetzt. Das Einsatzgebiet reicht dabei z.B. von der Dickenkontrolle von Walzblech bis zur Entfernungsmessung. Die ersten Gaslaser gab es 1961 und wurden von den drei Physikern A. Javan, W. R. Bennett und D. R. Herriott entwickelt. Die einfache Gasentladung im Laser dauert nur sehr kurze Zeit, weshalb ein Gaslaser meist als "Impulslaser" fungiert. Durch starke Radiowellen kann man jedoch aus dem "Impulslaser" einen "Dauerstrichlaser" machen.
Als dritte Gruppe ist die Gruppe der Halbleiterlaser zu nennen.
Die ersten Halbleiterlaser wurden 1962 erprobt. Das aktive Medium ist in diesem Fall ein Halbleiterkristall, z.B. aus Gallium-Arsenid (GaAs-Laser). Betrieben werden kann der Halbleiterlaser mit Gleichstrom. Diese Eigenschaft ist entscheidend für den Einsatz dieser Art von Lasern in der Nachrichtenübermittlung (als Laserdiode). Ein großer Vorteil des Halbleiterlasers ist, daß man ihn ohne Konstruktionsprobleme staubkorngroß bauen kann. Sein hoher Wirkungsgrad bleibt dabei erhalten. Vorteilhaft ist auch, daß der Halbleiterlaser im Dauerstrich- und Impulsbetrieb verwendet werden kann. Halbleiterlaser sind heutzutage in der Unterhaltungsindustrie sehr beliebt. Man findet sie u.a. in CD-Player, CD-ROM-Laufwerken, Laser-Wasserwaagen, etc.. Halbleiterlasern werden die größten Zukunftschancen eingeräumt.

 
 

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