Laserphysik

Die Laserphysik beschäftigt sich mit der Funktionsweise von Lasern und Lasertechnologien. Ihre Hauptaufgabe besteht in der Entwicklung neuer Laser und Optimierung bestehender Lasertechnologien unter anderem für Forschungslabore, Industrie und Medizin.

Was ist ein Laser

Ein Laser ist ein Gerät, das elektromagnetische Strahlung aus dem sichtbaren Licht-, Ultraviolett- oder Infrarotbereich unter Ausnutzung des Phänomens der erzwungenen Emission emittiert. Der Name ist ein Akronym für Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (Lichtverstärkung durch stimulierte Strahlungsemission): Verstärkung von Licht durch erzwungene Emission von Strahlung. Ein Laserstrahl wird erzeugt.

In einem Laser ist es einfach, Strahlung mit einer sehr kleinen Emissionslinienbreite zu erhalten, was einer sehr hohen Leistung in einem ausgewählten schmalen Spektralbereich entspricht. Bei Pulslasern können sehr hohe Pulsleistungen und sehr kurze Pulsdauer für einen optimalen Laserstrahl erzielt werden.

Aufbau eines Lasers

Die Hauptbestandteile eines Lasers sind:

    • aktives Medium (Lasermedium)
    • optischer Resonator (Laserresonator)
    • Pumpsystem (Pumpe)

Das Pumpsystem liefert Energie an das aktive Medium. Im aktiven Medium findet unter geeigneten Bedingungen die Laseraktion statt, d.h. Quantenphotonenverstärkung. Und das optische System ermöglicht die Auswahl geeigneter Photonen.

Laserklassen

Aufgrund ihrer möglichen schädlichen Wirkung werden Laser in verschiedene Laserklassen nach DIN EN 60825-1:2008-05 (Sicherheit von Lasereinrichtungen) unterteilt und müssen entsprechend gekennzeichnet werden. Der Hersteller eines Lasers ist dafür verantwortlich, die korrekte Klassifizierung vorzunehmen, d.h. die Laser in die richtige Klasse einzuordnen. Grundsätzlich gilt: je höher das Gefahrenpotential des Lasers und der Laserstrahlung, desto höher ist die Laserklasse.

Laserklasse 1

Laser der Klasse 1 haben das geringste Gefährdungspotential, da die Laserstrahlung sehr schwach (<0,4 mW) und sichtbar ist. Sie sind nahezu ungefährlich bzw. befinden sich in einem geschlossenen Gehäuse und haben daher keine schädliche Wirkung.

Zur Laserklasse 1 gehören unter anderem DVD-Player, CD-Player, Scanner, Drucker. 

Laserklasse 2

Laser der Klasse 2 sind für das menschliche Auge bei kurzzeitiger Bestrahlung (< 0,25 Sekunden) nahezu ungefährlich. Bei längerer Bestrahlung kann der Betrachter jedoch geblendet werden, was Schäden an der Netzhaut nach sich ziehen kann. Die Laserstrahlung liegt im Leistungsbereich unter 1 mW und liegt im sichtbaren Bereich zwischen 400 und 700 nm Wellenlänge.

Zur Laserklasse 2 gehören unter anderem Linienlaser, Rotationslaser, Laserpointer und Lasermessgeräte (z.B. Laser-Wasserwaage, Laser-Entfernungsmesser).

Laserklasse 3

Laser der Klasse 3 sind zumindest potentiell schädlich für Augen und gegebenenfalls die Haut. Es müssen verschiedene Schutzmaßnahmen bei Betrieb von Lasern der Klasse 3 getroffen werden. Grundsätzlich ist das Tragen einer speziellen Schutzbrille, die Ernennung eines Laserschutzbeauftragten, sowie die Meldung des Einsatzes des Lasers erforderlich. Laser der Klasse 3 werden wie folgt unterteilt:

Laserklasse 3R

Laserstrahlung von Lasern der Klasse 3R ist für das menschliche Auge potentiell gefährlich. Die Leistung der Laserstrahlung im sichtbaren Bereich liegt bei <5 mW im Wellenlängenbereich von 302,5 nm bis 106 nm. Der Einsatz des Laser muss gemeldet werden, es muss eine Schutzbrille getragen werden, und es ist ein Laserschutzbeauftragter zu bestellen.

Laser der Laserklasse 3R finden insbesondere als Laserprojektoren, Industrielaser zur Materialbearbeitung oder als Show-Laser ihren Einsatz.

Laserklasse 3B

Laserstrahlung von Lasern der Klasse 3B ist für das menschliche Auge sowie in bestimmten Fällen auch für die Haut schädlich. Laser der Laserklasse 3B haben eine Leistung von 5 mW bis 500 mW, die Wellenlänge liegt zwischen 302,5 nm und 106 nm. Ergänzend zu den Schutzmaßnahmen der Laserklasse 3R dürfen die Laser der Klasse 3B nur in abgegrenzten Räumen verwendet werden, deren Zugang mit Warnleuchten versehen sein muss.

Anwendung finden Laser der Laserklasse 3B als medizinische Laser, Industrielaser, Laserprojektoren und Showlaser.

Laserklasse 4

Hochleistungslaser werden in die Laserklasse 4 eingestuft und sind die gefährlichsten Laser. Ihre Laserstrahlung kann sowohl schwere Schäden an Augen und Haut verursachen, als auch Brände und Explosionen hervorrufen. Die Leistung von Hochleistungslasern der Klasse 4 liegt bei > 500 mW und im Wellenlängenbereich zwischen 302,5 nm und 106  nm.

Beim Einsatz von Hochleistungslasern sind die höchsten Schutzmaßnahmen erforderlich: Tragen spezieller Schutzbrillen, Meldung des Betriebs des Lasers, Bestellung eines Laserschutzbeauftragten. Zudem ist der Betrieb von Hochleistungslasern nur in abgegrenzten, verriegelten Räumen gestattet, und es müssen besondere Brandschutz- und Explosionsschutzmaßnahmen getroffen werden.

Laser der Klasse 4 werden unter anderem als Medizinische Laser, Forschungslaser, Industrielaser, Materialbearbeitungslaser und Show-Laser verwendet.

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