Laserstrahlen spielen in verschiedenen technologischen Bereichen eine Rolle, zum Beispiel bei medizinischen Diagnosen oder bei Analysen von gasförmigen Proben. Johannes Fuchsberger befasst sich an der TU Wien genau damit. Der Experte erklärt: „Laser werden für sehr verschiedene Aufgaben eingesetzt. Die bekanntesten sind wahrscheinlich das Schweißen von Metallen, die Vermessung von Grundstücken und verschiedene medizinische Anwendungen wie zum Beispiel beim Augenlasern. Weitere Anwendungen reichen von der Telekommunikation, über Spektroskopie bis hin zum Nachweis von Gravitationswellen.“
Neuartiger Laser
„Laser sind eine besondere Art von Lichtquellen“, sagt Johannes Fuchsberger, der an der TU Wien gemeinsam mit Kolleg*innen aus Harvard – einen neuartigen Laser entwickelt hat. Dieser kann in einem bestimmten Infrarot-Bereich sehr exakt angepasst werden. Er lässt sich auf einem kompakten Chip unterbringen und benötigt keine beweglichen Teile. Der neue Laser besteht aus mehreren Halbleiter-Ringen in verschiedenen Größen. Jeder dieser Ringe kann Infrarotlicht eines ganz bestimmten Wellenlängenbereichs erzeugen. Durch die Einstellung der Stromzufuhr wird die gewünschte Wellenlänge ausgewählt. Bei Kombination mehrerer Ringe, kann man so einen sehr breiten Wellenlängenbereich abdecken. Das clevere und kompakte Design sorgt dafür, dass der Laser jeweils nur eine Wellenlänge emittiert, auch in rauen Umgebungen stabil bleibt und leicht skaliert werden kann. Die Ringe funktionieren entweder einzeln oder alle zusammen, um einen stärkeren Strahl zu erzeugen. Der neue Laser kombiniert somit die Vorteile bereits bestehender Laser: „Unser Laser verbindet einen großen Verstimmungsbereich mit kontinuierlichen Farbwechsel. Zudem kommt, dass er einfacher in der Herstellung ist als andere Laser und eine kompakte Größe hat“, erklärt Johannes Fuchsberger. Künftig könnte der Laser bei Spektroskopie- Anwendungen, bei welchen man die Anwesenheit von bestimmten Molekülen untersucht, verwendet werden. Ein wichtiger Anwendungsbereich davon ist beispielsweise bei der Medikamentenherstellung, um sicherzugehen, dass keine Verunreinigungen oder unerwünschten Chemikalien in dem Medikament sind.
Wie funktioniert ein Laser?
Johannes Fuchsberger erklärt, wie Laser funktionieren: „Von einem Laser sprechen wir immer dann, wenn wir ein Licht verstärkendes Material haben, welches in einer so genannten Kavität eingeschlossen ist. Vorstellen kann man sich das als einen Kristall z.B. einen Saphir der zwischen zwei Spiegeln ist. Das Licht dass zwischen den Spiegeln hin und her springt wird dabei jedes Mal verstärkt wenn es den Kristall durchläuft. Natürlich muss man dem Lichtverstärker Energie zuführen, dabei spricht man vom pumpen. Der wohl bekannteste Laser, der rote Laserpointer, hat als Lichtverstärker einen speziellen Halbleiter welcher rotes Licht verstärken kann und mit Strom gepumpt wird. Als Spiegeln fungieren dabei die Kanten des Halbleiters.“
