„Den Rest meines Lebens werde ich darüber nachdenken, was Licht ist“, sagte Albert Einstein. Nicht nur der Nobelpreisträger war fasziniert vom Licht. Schon seit jeher beschäftigen sich Menschen in allen Kulturen mit dem Phänomen Licht. Forscher und Wissenschaftler wie Joseph von Fraunhofer, Max Planck oder Einstein versuchten dem Licht auf die Spur zu kommen.
Laser als Tausendsassa
In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts gelang es dann, mit der Entwicklung des Lasers die Photonen zu steuern und die einzigartigen Eigenschaften des Lichts besser zu nutzen. Seither wird der Laser wegen seiner unerreichten Präzision und Leistungsfähigkeit als universelles Werkzeug eingesetzt. Er schneidet, bohrt und schweißt unterschiedlichste Materialien, speichert Daten auf DVDs oder transportiert Informationen. Laserlicht ist stark genug, um härtesten Stahl zu schneiden, und so gut dosierbar, dass Augen und Haut sanft behandelt werden können.
„Aufgrund der einzigartigen physikalischen Eigenschaften des Photons wird die industrielle Produktion im 21. Jahrhundert durch den Laser geprägt sein. Photonen erlauben kürzeste Energiepulse, höchste Energiedichten und kleinste Wechselwirkungszonen. Kein anderes Werkzeug lässt sich zeitlich und räumlich schneller und präziser steuern als das Werkzeug Licht“, ist Professor Reinhart Poprawe, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT in Aachen überzeugt.
Laserpotenzial noch nicht ausgeschöpft
Noch ist das enorme Potenzial dieses universellen Werkzeugs nicht ausgereizt. Experten schätzen, dass erst etwa 50 Prozent der möglichen Laseranwendungen realisiert sind. Vollkommen neue Möglichkeiten eröffnet zum Beispiel eine spezielle Form der Festkörperlaser, der Faserlaser. Er besteht aus einer optischen Faser, die mit geringen Mengen eines aktiven Materials dotiert ist – meist Ionen aus der Gruppe der seltenen Erden. Regt man diese an, geben sie die Energie in Form von Laserstrahlung ab. Optische Elemente – wie zum Beispiel der Laserspiegel – sind direkt in die Lichtleitfaser integriert. Das macht die Systeme sehr kompakt und robust.
Die neuen Faserlaser zeichnen sich vor allem durch eine exzellente Strahlqualität aus. Sie entwickeln kaum Wärme – die große Oberfläche der oft mehrere Meter langen Fasern sorgt für eine gleichmäßige und effiziente Kühlung. Ein weiterer Vorteil: Faserlaser müssen nicht aufwändig justiert werden. Von der Strahlerzeugung in der Diode bis zur Bearbeitungsoptik verlässt der Laserstrahl die Faser nicht mehr.
Gewaltige Einsparpotenziale und neue Anwendungen
„Im Vergleich zu konventionellen Technologien bieten Faserlaser gewaltige Einsparpotenziale und generieren immer neue Anwendungen. Neben dem hohen Wirkungsgrad machen vor allem die thermische und mechanische Stabilität, die geringe Baugröße und die Skalierbarkeit Faserlaser so attraktiv für die Fertigung“, erläutert Professor Andreas Tünnermann, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena.
Birgit Niesing / Fraunhofer-Magazin
Stand: 05.06.2009
