Laser 1960 – Lichtverstärkung durch stimulierte Strahlungsemission

Der Laserexperte Jeff Hecht schreibt: 

„Lasertechnik spielt in einem breiten Spektrum praktischer Anwendungen eine wichtige Rolle, von der Medizin und Elektronik über die Telekommunikation bis zur Militärtechnik. 18 Nobelpreisträger erhielten ihre Auszeichnung für Forschungen im Zusammenhang mit Lasern.“

Das Wort Laser geht auf das Verfahren zur Erzeugung des Lichts zurück. Es handelt sich um eine Abkürzung des englischen Ausdrucks Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation (Lichtverstärkung durch stimulierte Strahlungsemission) und damit um ein aus Anfangsbuchstaben gebildetes Akronym.

Albert Einstein stellte 1916 die These auf, dass Atome unter geeigneten Bedingungen überschüssige Energie als Licht abgeben können – entweder spontan oder nach Anregung durch Licht. 

Bei der stimulierten Emission veranlasst ein Photon geeigneter Energie (ein Lichtteilchen) ein Elektron zum Übergang auf ein niedrigeres Energieniveau. Dabei entsteht ein weiteres Photon, das mit dem ersten korreliert ist und dieselbe Phase, Frequenz, Polarisation und Ausbreitungsrichtung hat. Werden die Photonen so reflektiert, dass sie wiederholt dieselben Atome passieren, kommt es zu einer Verstärkung und zur Aussendung eines intensiven Strahlungsbündels. Laser lassen sich so konstruieren, dass sie elektromagnetische Strahlung unterschiedlicher Frequenzen aussenden.

• Der Physiker Charles Townes und seine Studenten entwickelten 1953 den ersten Mikrowellenlaser (Maser). Eine kontinuierliche Strahlungsabgabe war jedoch nicht möglich. 
• Theodore Maiman entwickelte 1960 den ersten praktisch funktionierenden Laser. 
• Der Dermatologe Leon Goldman setzte 1961 erstmals einen Laser zur Behandlung eines Melanoms (einer Hautkrebsart) ein. Verwandte Verfahren wurden später eingesetzt, um Muttermale und Tätowierungen mit möglichst geringer Narbenbildung zu entfernen. 

Einige Beispiele für den Einsatz von Lasern:

• Dank ihrer Geschwindigkeit und Präzision werden Laser in der Augenchirurgie, Zahnmedizin und zahlreichen weiteren Bereichen eingesetzt. 
• Bei der LASIK-Operation verändert der Laserstrahl die Form der Hornhaut, um Kurz- und Weitsichtigkeit zu behandeln. 
• In der Prostatachirurgie können Laser eingesetzt werden, um Tumoren zu verdampfen. 
• Grünes Laserlicht kann eine Blutung aus einem Gefäß stillen, wenn es vom Hämoglobin aufgenommen wird. 
• Der heiße Strahl eines chirurgischen Lasers kann offene Blutgefäße verschließen.

Erläuterung zum Beitragsbild: Ein Optikingenieur untersucht die Wechselwirkung von Laserstrahlen im Hinblick auf den möglichen Einsatz von Laserwaffensystemen zur Abwehr ballistischer Raketenangriffe.

Im Beitrag erwähnte historische Persönlichkeiten: Albert Einstein (1879–1955), Leon Goldman (1905–1997), Charles Hard Townes (geb. 1915), Theodore Harold „Ted“ Maiman (1927–2007)

• Vorheriger Beitrag: Die Struktur von Antikörpern 1959 – Ein Schritt zum Verständnis der Immunabwehr
• Nächster Beitrag: Sich selbst operieren 1961 – Heldenhafte Ärzte