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Die Kraft aus dem Spiegel

Wie moderne Hochleistungslaser Lichtpulse mit bis zu zehn Petawatt erzeugen. – Laser haben sich längst zahllose Anwendungsbereiche erobert, vom Blechschneiden über die Oberflächenbearbeitung bis hin zu medizinischen Anwendungen. Dabei hat sich die Leistungsfähigkeit über die Jahre dramatisch gesteigert, seit Theodore Maiman Anfang der 1960er-Jahre der Welt den ersten Rubin-Laser präsentierte. Anfangs war nicht daran zu denken, Stahl oder andere Werkstoffe mit Licht zu schneiden, zu schweißen oder anderweitig zu bearbeiten.

Oben im Bild ist die Aufnahme für zwei große Laserspiegel zu sehen, die in einer PIAD-Anlage beschichtet wurden. (Bild: Laser Components)

Hochleistungslaser können allerdings auch heute nur so stark sein, wie es ihre optischen Komponenten zulassen. Damit hängt die Weiterentwicklung der Lasertechnologie entscheidend von der Entwicklung komplexer optischer Schichtsysteme mit hoher Zerstörschwelle ab. Heute erreichen Laserspiegel durch hochentwickelte Vakuum-Beschichtungsprozesse und die konstruktive Interferenz zwischen hoch- und niedrigbrechenden Schichten eine Reflektivität von mehr als 99,99 Prozent. Vor allem, wenn ein Laser Licht in verschiedenen Wellenlängen abgeben soll, kann es je nach Anwendung erforderlich sein, bis zu 100 Schichten aufzudampfen.

Petawatt-Laser

Außerordentlich beeindruckend ist, dass Hochleistungsforschungs-Laser heute in der Lage sind, Lichtimpulse von bis zu 10 Petawatt zu erzeugen – also eine Billiarde oder 1015 Watt. Dagegen wirkt selbst der massige Drei-Schluchten-Damm in China mit fast 23 Gigawatt (109 Watt) fast ein wenig schwächlich. Allerdings gibt der Staudamm seine Leistung konstant ab, während die Lichtimpulse der Laser im Petawatt-Bereich so kurz sind, dass die mittlere abgegebene Leistung nur auf dem Niveau einer Glühbirne liegt. Bemerkenswert ist, dass solche leistungsstarken Laser im Bereich der medizinischen Forschung eingesetzt und perspektivisch sogar neue Krebstherapien ermöglichen sollen. Des Weiteren setzen Wissenschaftler Petawatt-Laser bei der Erforschung der Kernfusion ein. Aber nicht nur die Leistung dieser Laser ist gewaltig – auch ihr Platzbedarf. Bisher füllt die Anlagentechnik von Lasern im Petawatt-Bereich die Fläche ganzer Fußballfelder.

Erfahren Sie mehr über moderne Lasersysteme und die Oberflächentechnik, die diese gewaltigen Leistungen möglich macht in der nächsten Ausgabe von mo, Magazin für Oberflächentechnik (Erscheinungsdatum: 15. Mai, E-Paper ab 11. Mai) im Rahmen einer Exklusiv-Reportage.