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StartseiteForschung aktuellGlasfaser als Laser11.03.2010

Glasfaser als Laser

Neue Anwendungen für eine Superlampe

Technik. - Laser sind heute nahezu allgegenwärtig, ob im CD-Spieler, in der Supermarktkasse, in derWerkhalle oder Arztpraxis. Dieser Siegeszug war vor 50 Jahren, als die lichtstarke Lampe erfunden wurde, nicht absehbar. Auf der Frühjahrstagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft in Hannover war der Laser ein wichtiges Thema.

Von Frank Grotelüschen

Die Einsatzmöglichkeiten von Lasern sind gewaltig. (quantum.at)
Die Einsatzmöglichkeiten von Lasern sind gewaltig. (quantum.at)

Am Anfang war das Achselzucken. Denn als der US-Physiker Ted Maiman 1960 den allerersten Laser entwickelt hatte, hielt er zwar ein Gerät mit einer faszinierenden Eigenschaft in den Händen: Es kam konzentriertes Licht heraus, ein Strahl wie ein Strich. Aber was nur sollte man mit dem Ding anfangen, wozu könnte es gut sein? Selbst Laser-Erfinder Maiman war ratlos und sprach von einer "Lösung, die ein Problem sucht".

"Damals war die Leistung dieser Laser wahnsinnig klein. Sie waren hochkompliziert. Die hielten auch nicht lange, die Optiken gingen schnell kaputt. Das waren Forschungsinstrumente. Und man hat in den ersten Jahren nicht diese Vision gehabt, wie wir sie heute in der Realität erleben, was man mit dem Laser alles machen kann","

sagt Wolfgang Ertmer, Physikprofessor an der Universität Hannover. Es dauerte ein paar Jahre, bis den Experten dämmerte, dass die neue Superlampe als Werkzeug für Forschung und Industrie taugt. Als erstes verwendeten Wissenschaftler den Lichtverstärker, um die unterschiedlichsten Materialien genau unter die Lupe zu nehmen. Doch dann, in den 70er Jahren hielten die Laser auch Einzug in die Werkhallen der Industrie: Seitdem schneiden sie sich durch zentimeterdicke Stahlplatten, löten und schweißen die unterschiedlichsten Werkstücke zusammen. Dabei wird ein ungewöhnlicher Lasertyp immer wichtiger: der Faserlaser. Bei ihm fungiert eine Glasfaser, gespickt mit speziellen chemischen Elementen, als Lichtquelle, sagt Jens Limpert von der Universität Jena.

""Die ersten Faserlaser wurden realisiert 1963, also nur wenige Jahre nach der Realisierung des ersten Lasers überhaupt. In den letzten Jahren aber erst wurden wissenschaftliche Fortschritte gemacht, um diese Technologie so weit voranzubringen, dass sie jetzt bereit ist für den industriellen Einsatz."

Heute sind die Faserlaser regelrechte Kraftpakete. Ihre Stärke: Sie feuern extrem schnelle Salven aus Laserblitzen ab, und zwar ungeheuer rasch, bis zu eine Million Male pro Sekunde. Der Vorteil, so Jens Limpert:

""Die Bearbeitung, die Prozessgeschwindigkeit, ist gesteigert. Konkret: Ein Loch, das vor fünf Jahren mit einem konventionellen Laser gebohrt wurde, dauert einige Minuten. Das machen wir heute in Bruchteil von Sekunden."

Und dieses Laser-Stakkato macht auch ganz neue Anwendungen möglich, meint Dietmar Kracht vom Laserzentrum Hannover.

"Es gibt sehr viele Applikationen, die Sie vorher gar nicht ausführen konnten. Zum Beispiel Strukturierung von wärmesensitiven Materialien. Das sind zum Beispiel Polymer-Materialien, die in der Biomedizin-Technik eingesetzt werden. Viele Gefäßwand-Stützen, so genannte Stents, werden aus Metall gefertigt. In Zukunft werden die mit Sicherheit an vielen Stellen aus wärmesensitiven Materialien, die deutlich biokompatibler sind, zum Einsatz kommen."

Mit Millionen von ultrakurzen Nadelstichen schneidet der Laser die Konturen aus dem Polymer. Der Vorteil: Anders als bei einem normalen, durchgehenden Laserstahl heizt sich der wärmeempfindliche Kunststoff im Kreuzfeuer der ultrakurzen Blitze kaum auf, denn, so Dietmar Kracht:

"wenn sie nur sehr kurz einstrahlen, ist die Zeit, die die Wärme sich ausbreiten kann, nur sehr kurz. So dass Sie die Möglichkeit haben, quasi ohne Wärmeeintrag Materialien zu bearbeiten."

Dem Material bleibt also gar nicht genug Zeit, um unter dem Beschuss mit den ultrakurzen Blitzen zu schmelzen. Jetzt arbeiten die Forscher daran, die Faserlaser noch stärker und stabiler zu machen, aber auch billiger. Denn für manches Unternehmen sind sie schlicht noch zu teuer.

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