THM

Laborleiter:
Prof. Dr. Martin Eckhardt
Prof. Dr. Johannes M. Ohlert

Das physikalische Phänomen des Lasers (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) wurde bereits 1917 durch Einstein auf Grund theoretischer Betrachtungen zum optischen Energieaustausch vorhergesagt. Nach vielfältigen Entwicklungsarbeiten in den 50er Jahren wurde 1960 erstmals von Maimann experimentell Lasertätigkeit nachgewiesen.

Bereits in der grundlegenden Entwicklungsphase des Lasers wurden frühzeitig die besonderen Eigenschaften der Laserstrahlung und deren Möglichkeiten in der Informations- und Messtechnik sowie in der Materialbearbeitung erkannt und erste technologisch Umsetzungen entwickelt. Beispiele hierfür sind nichtlineare optische Effekte, die es z. B. ermöglichen, die Strahlungsfrequenz zu verdoppeln, die Kohärenz der Strahlung, die in der Interferometrie oder Holographie genutzt wird und die exakte örtliche und zeitliche Leistungssteuerung, die erstmalig in der Materialbearbeitung zum Bohren von Uhrensteinen eingesetzt wurde.

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Seit diesen Anfängen haben der Laser und die Lasertechnik eine zum damaligen Zeitpunkt nur von wenigen Fachleuten vorhergesehene Verbreitung in vielen Anwendungsbereichen des täglichen Lebens, der industriellen Fertigung, der Messtechnik, der Datenerfassung und des Transportes von Informationen, sowie in der Medizin gefunden. Es gibt keine andere Technologie, bei der ein einziges Prinzip in einer so vielfältigen Weise in unterschiedlichen Bereichen eingesetzt wird.

Erste Anwendungen des Lasers als Messwerkzeug waren die Messung der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum, genaue Entfernungsmessungen über große Distanzen oder erste Anwendungen zur optischen Informationsspeicherung durch Holographie.

Seit dieser Zeit werden Laser zunehmend als optisches Messmittel in der Informationstechnik, z. B. in optisch-digitalen Datennetzen, Computern oder auch in der Audio- und Videotechnik, ebenso eingesetzt wie in der Qualitätsprüfung oder zur Untersuchung von Bauteil- oder Werkstoffeigenschaften. Beispiele in diesen Bereichen sind die automatische Mustererkennung, die Erfassung kleinster Deformationen unter mechanischer Last oder die Schicht- bzw. Geometrievermessung an Bauteilen.

 

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Die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten bei gleichzeitig hoher Genauigkeit und guter Automatisierbarkeit haben ihre Ursachen in den besonderen Eigenschaften der Laser- strahlung, wie der genau definierten, aber der jeweiligen Anwendung angepasst auswähl- baren Wellenlänge und der hohen Kohärenz der Strahlung. Hierdurch ist es möglich, die benötigten Informationen mit hoher Auflösung in einer zeitlichen und/oder örtlichen Veränderung der Lichtwellenintensität zu speichern, zu transportieren und an einem nahezu beliebigen Ort wieder abzurufen. Während die Licht- geschwindigkeit einen schnellen Transport der Information materiegebunden (Lichtleiterkabel) oder im freien Raum (Lichtstrahl) erlaubt, ermöglicht die genau definierte Wellenlänge eine hohe Parallelität im Informationstransport. So können über transatlantische Glasfaserkabel z. B. 1.000.000 Telefon- verbindungen gleichzeitig mit Datenraten von 5 Gbit/s übertragen werden.

Beispiele für die Anwendung von Lasern in der Messtechnik sind u. a.:

 

Anwendung Branche Verfahren Genutzter Vorteil
Parallaxenerhaltende 3D-Aufnahmen, 3D-Displays
Technische, medizinische, museale etc. Archivierung, Geld- und Kreditkartenwesen
Holographie
Interferenzgitter- Speicherung
Verformungs-,
Dehnungsmessung
Fahrzeug-,
Apparatebau,
Werkstoffprüfung, Qualitätssicherung
Holographische und Speckle-
Interferometrie
hohe Auflösung in verschiedenen Messbereichen, berührungslos
Schwingungsmessung
Maschinenbau
Holographische Interferometrie, Laser-Doppler- Anemometrie (LDA)
Vollfeldanalyse, berührungslos
Strömungsmessung
Maschinenbau
Laser-Doppler- Anemometrie (LDA)
sondenfreie Messung, 3D-fähig
Bildstrukturanalyse, Mustererkennung
Medizin, Kriminaltechnik
Lichtoptische Diffraktometrie (LOD)
Beugung an Feinststrukturen
CD-Player
Computer,
Audio-/Videotechnik
Punktgenaue Reflexion
kein Medien- verschleiß
hohe Speicher- dichte
Scanner
(Etiketten, Bildvorlagen)
Einzelhandel,
Informationstechnik
Reflexion
hohe Geschwindigkeit,
Automatisierung
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