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Laser – Wikipedia

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Lasertechnik

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Aluminium Blech, Stahl Blech, Edelstahl Blech

Hauptthemen des neuen Artikels:    

Laser

Zusammenfassung:    

Die Resonatorgute kann oft mittels in ihm befindlicher optischer Komponenten zeitabhangig, aber auch hinsichtlich der Wellenlange und des lateralen Strahlprofiles beeinflusst werden, um eine gute Strahlqualitat, Frequenzkonstanz und Koharenz sowie Pulsformung des Laserstrahls zu erzielen. Dieses fuhrt einerseits zum Konkurrieren um angeregte Mediumsmolekule zwischen den verschiedenen Frequenzen (Mode Competition), andererseits konnen sich so stehende Wellen ausbilden, die Knotenlinien innerhalb des Laserprofils aufweisen. Die Gutemodulation (Q-switching) des Resonators mit akustooptischen Guteschaltern oder Pockelszellen sind weitere Techniken zur Erzeugung energiereicher Laserpulse mit geringer Dauer: Dabei wird die stimulierte Emission zunachst unterbunden, um sie dann bei inzwischen durch das Pumpen gestiegener Besetzungsinversion (hohe, im aktiven Medium gespeicherte Energie) schlagartig zu ermoglichen.

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Laser – Wikipedia
Bildquelle: https://2014.igem.org/wiki/images/f/fc/2014Freiburg_LichtboxBild1.png    

Nach einer gewissen Zeit wird sich ein Gleichgewicht in den Besetzungen einstellen, wodurch die zeitliche Anderung der Inversion verschwindend klein wird (Fixpunkt). Um diesen Gleichgewichtspunkt zu finden, setzt man dDNdt=0.{\displaystyle \tfrac d\Delta Ndt=0. } Die sich ergebende Gleichung kann dann nach DNs\displaystyle \Delta N^s umgeformt werden: DNs = N1+2I/IS,{\displaystyle \Delta N^{s}={\frac {N}{1+2I/I_{S}}} , } wobei IS = A/B{\displaystyle I_S=A/B } als Sattigungsintensitat bezeichnet wird (der Index S\displaystyle S steht fur,,stationar"). Diese Besetzungsinversion ist immer positiv, unabhangig davon, wie gross die Intensitat I\displaystyle I wird. Das heisst, es sind immer weniger Teilchen im oberen Laserniveau als im unteren. Somit ist eine Besetzungsinversion in einem stabilen Zweiniveausystem nicht moglich. Es ist somit unmoglich, in dieser Weise einen Laser zu konstruieren. Eine anschauliche Begrundung liefern die Einsteinkoeffizienten. Sobald die Halfte aller Teilchen im Lasermedium im oberen Laserniveau sind, ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Atom im unteren Laserniveau ein Photon absorbiert, genauso hoch wie die Wahrscheinlichkeit, dass ein Atom im oberen Laserniveau ein Photon durch stimulierte Emission abgibt. Die zusatzliche spontane Emission sorgt weiterhin dafur, dass nicht einmal diese theoretische Grenze erreicht wird. Zusatzlich zu den beiden Niveaus im Zweiniveausystem existiert in einem Dreiniveausystem ein weiteres Energieniveau E3\displaystyle E_3 oberhalb des oberen Laserniveaus, so dass gilt E1IS\displaystyle I>I_S erfullt wird. Dies bedeutet, dass sich in einem Dreiniveausystem mehr Teilchen im oberen Laserniveau befinden konnen und somit Besetzungsinversion moglich ist. Voraussetzung ist eine hohe Intensitat des Lichts im Resonator. Dreiniveaulaser sind somit moglich. Bei einem Vierniveausystem kommt gegenuber dem Dreiniveausystem ein weiteres Energieniveau E0\displaystyle E_0 hinzu. Dieses befindet sich unterhalb des unteren Laserniveaus E1\displaystyle E_1, so dass gilt E01\displaystyle g_1g_2>1 oder g1g2<0\displaystyle g_1g_2<0. Fur diese sind die Beugungsverluste sehr hoch, jedoch konnen durch ein Lasermedium mit grossem Durchmesser instabile Resonatoren vorteilhaft genutzt werden, da diese eine gleichformige Intensitatsverteilung im Resonator erzeugen. Voraussetzung hierfur ist jedoch eine hohe Verstarkung des Lasermediums. Instabile Resonatoren werden daher meistens in Lasern verwendet, die eine hohe Verstarkung pro Resonatorumlauf besitzen und bei denen vorrangig hohe Ausgangsleistung und weniger die Strahlqualitat massgebend sind. Von besonderer Bedeutung ist der asymmetrische konfokale instabile Resonator, da dieser einen parallelen Ausgangsstrahl liefert. Da bei der Erzeugung von Laserstrahlung ein nicht unerheblicher Teil der aufgewendeten Energie in Warme umgewandelt wird, ist bei der Konstruktion von Laserresonatoren, gerade im Hochleistungsbereich, auch stets auf eine effiziente Kuhlung des Laseraktivenmediums zu achten. Hierbei spielen auch durch einen Temperaturgradienten im Laseraktivenmedium verursachte optische Effekte eine grosse Rolle, wodurch die Fokuslage innerhalb des Resonators von dessen Temperatur abhangt. Bei Gaslasern kann eine effiziente Kuhlung beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das verwendete Gas standig umgewalzt wird, um es ausserhalb des eigentlichen Lasers zu kuhlen.[6] Mogliche Wellenlangen zwischen den Resonatorspiegeln. Darstellung: Amplitude als Funktion des Abstandes von den Spiegeln Longitudinale Lasermoden bei gaussformigem Verstarkungsprofil in einem Resonator. Darstellung: Amplitude als Funktion der Frequenz Unterschiedliche Schwingungsformen werden Moden genannt. Als longitudinal bezeichnet man die Schwingung langs der Ausbreitungsrichtung der Strahlung. Bildlich ausgedruckt handelt es sich dabei um Intensitatsberge und -taler im Abstand einer halben Wellenlange. Bei einem He-Ne-Laser von einigen Zentimetern Lange konnte man zwischen den Spiegeln etwa 600.000 Intensitatsberge zahlen, bei einer kurzen Laserdiode nur einige Tausend. Je nach Bauart werden vom Resonator bestimmte Wellenlangen und deren Vielfache besonders verstarkt, weil sich nur fur bestimmte Wellenlangen eine stehende Welle zwischen den Spiegeln ergibt. Das Bild zeigt die Intensitatsverteilung rund um die Grundmode (angegeben als mittlere Intensitat in Abhangigkeit von der Frequenz n0{\displaystyle \nu _ 0}) . Genauer gesagt, gilt fur die moglichen Lichtfrequenzen in einem Laserresonator der Zusammenhang: n (N)=N[?]c2L\displaystyle \nu (N)=N\cdot \frac c2L, n (N){\displaystyle \nu (N) } ist dabei die zulassige Frequenz der N\displaystyle N-ten Mode, c\displaystyle c die Lichtgeschwindigkeit und L\displaystyle L die Resonatorlange (Abstand zwischen den Resonatorspiegeln). In dieser Formel kann man die Frequenz durch den gebrauchlicheren Begriff Wellenlange ersetzen und erhalt fur die moglichen Wellenlangen l\displaystyle \lambda in einem Resonator: 2L = N[?]l{\displaystyle 2L = N\cdot \lambda } Ein optischer Resonator wirkt also wie ein Kammfilter, das bestimmte aufeinanderfolgende Frequenzen verstarkt oder abschwacht. Durch gaussformigeDopplerverbreiterung der an sich scharfen Emissionslinie entsteht die gaussformige Einhullende uber eine gewisse Anzahl von,,Kammzinken". Auf Grund obiger Resonatoreigenschaft (und der wieder anschliessenden Dopplerverbreiterung) werden mehrere Teillinien der Emissionslinie des aktiven Mediums im Resonator verstarkt. Die einzelnen im Resonator verstarkten Teillinien haben ein Lorentzprofil mit sehr geringen Linienbreiten wegen der grossen Lange der Wellenzuge im Resonator, und weil bei der Resonanz Storeffekte wie der Doppler-Effekt in den Hintergrund treten. Somit erhalt man das nebenstehende Spektrum mit mehreren Lorentz-Kurven (den sogenannten Lasermoden) mit einer gaussformigen Einhullenden. Da jedoch eine Mindestintensitat notig ist, damit im Resonator noch eine Verstarkung stattfinden kann, erhalt man nur eine begrenzte Anzahl Moden, da Moden, die zu weit vom Linienschwerpunkt entfernt sind, zu wenig intensiv sind, um noch verstarkt zu werden. Der Frequenzabstand zwischen zwei benachbarten Moden ist: Dn =c2L{\displaystyle \Delta \nu = \frac c2L } Nach vier Reflexionen erreicht der Lichtstrahl den Startpunkt Es kann sich auch ein Zustand einstellen, bei dem der Strahl zweimal durch den Resonator hin- und herlaufen muss, um wieder zum Ausgangspunkt zu gelangen. Dadurch wird die effektive Resonatorlange verdoppelt, und die Modenabstande werden auf Dn =c4L{\displaystyle \Delta \nu = {\frac {c}{4L}}} halbiert. Der dabei auftretende Faktor F\displaystyle \mathcal F wird als Finesse bezeichnet und ist die entscheidende Kennzahl fur Resonatoren, die das spektrale Auflosungsvermogen angibt. FSR{\displaystyle \mathrm {FSR } } gibt den freien Spektralbereich des Resonators an. Die Finesse hangt bei Vernachlassigung der Verluste im Resonator nur vom ReflexionsfaktorR\displaystyle R der Spiegel ab: F = pR1-R{\displaystyle \mathcal F={\frac \pi \sqrt R{1-R }}} Je nach verwendeten Spiegeln kann die Finesse Werte von etwa 10 bis zu mehreren 100.000 annehmen. In vielen Anwendungen sind mehrere longitudinale Moden unerwunscht. Eine Verkurzung der Resonatorlange, um nur eine Mode zu erzeugen, ergibt aber meist keinen Sinn, da dadurch nicht die gewunschte Lichtleistung erzielt werden kann. Man behilft sich, indem im Resonator ein sogenanntes Etalon eingebracht wird. Das Etalon stellt im Prinzip einen,,Resonator im Resonator" dar, welcher nur Wellen der gewunschten Mode verstarkt, andere Moden aber unterdruckt. Man spricht in diesem Fall von Monomode- oder Singlemode-Lasern (im Gegensatz zu Multimode-Lasern). Verschiedene Intensitatsprofile fur einen Resonator mit rechteckigen Spiegeln (TEMxy) Als transversale Moden bezeichnet man die Verteilung der Phasenlage der Wellen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Bildet sich also eine Mode aus, die nicht den Raum senkrecht zu den Resonatorspiegeln ausfullt, sondern etwas schrag verlauft, so wird der Licht- und Resonatorweg langer, und die Frequenz verschiebt sich etwas. Dieses fuhrt einerseits zum Konkurrieren um angeregte Mediumsmolekule zwischen den verschiedenen Frequenzen (Mode Competition), andererseits konnen sich so stehende Wellen ausbilden, die Knotenlinien innerhalb des Laserprofils aufweisen. Ob und wie sie in einem Laserstrahl vorkommen, lasst sich durch optische Bauelemente wie Polarisationsfilter oder diffraktive optische Elemente bestimmen. Die Art der transversalen Moden hangt von der Konstruktion des Lasers ab: Bei Verwendung ebener Reflektoren treten TEM-Moden auf, das heisst, in Ausbreitungsrichtung besitzt die elektromagnetische Welle keine elektrischen oder magnetischen Komponenten. Das trifft auch fur die Lichtausbreitung im Freiraum zu. Die Mehrzahl der Laser verwendet gekrummte Spiegel, dann treten fast immer Hybrid-Moden auf, die auch in Ausbreitungsrichtung elektrische und magnetische Komponenten besitzen. (In Hohlleitern mit metallischer Hulle beobachtet man auch reine TE- bzw. TM-Moden, weil in der Hullflache elektrische Strome fliessen konnen). Bei zylindrischem Querschnitt des Lasers hat die Strahlintensitat im Idealfall ein Gauss-Profil; diese Mode wird als TEM00-Mode bezeichnet (siehe auch:Moden#Weitere akustische Schwingungsmoden). Es konnen aber auch andere Profile mit Winkel- und radialen Abhangigkeiten auftreten, die sich durch Laguerre-Polynome berechnen lassen. Ist diese Zylindersymmetrie durch Polarisationsfilter oder Brewster-Fenster gestort, treten rechteckige Symmetrien auf, die durch Hermitesche Polynome berechnet werden. Abhangig von der Anzahl ihrer Knotenlinien in horizontale und vertikale Richtung werden sie als TEMxy-Mode bezeichnet. Fur diese Moden ist teilweise der Lichtweg durch den Resonator bis zum Ausgangspunkt anders, das heisst, die Resonatorlange erscheint verandert. Dies kann zu einer Verfalschung der Longitudinalmodenspektren fuhren, indem sich die Spektren verschiedener Transversalmoden uberlagern. Die Strahleigenschaften eines Laserstrahles werden wesentlich durch die Art des Laser-Resonators bestimmt, insbesondere spielen dabei die Geometrie des aktiven Mediums und die Spiegelanordnung eine wichtige Rolle. Mit Lasern gelingt es, Licht in hohem Grade zu kontrollieren bzw. zu manipulieren (Brillanz, Intensitat, Richtung, Frequenz, Polarisation, Phase, Zeit). Eine allgemeine Aussage uber die Strahleigenschaften ist daher nicht moglich. Es ist auch nicht richtig, dass ein Laserstrahl immer ein enggebundelter Strahl mit geringer Frequenzbreite sein muss, wofur er allerdings oft gehalten wird. Je nach Zielsetzung ist eine Erzeugung derartiger Strahlen aber durchaus moglich. Eine herausragende, allgemeine Eigenschaft stellt jedoch die Moglichkeit zur starken Bundelung dar, mit der sehr hohe Leistungsdichten erzielt werden konnen. Die laterale Leistungsdichteverteilung von Laserstrahlen ist bei guter Strahlqualitat ein Gaussprofil (Gauss-Strahl). Generell kann man zu den Strahleigenschaften sagen, dass Laserstrahlen sich gegenuber gewohnlichen Lichtquellen durch viele Unterschiede auszeichnen, die im Folgenden genannt werden. Bei einer normalen Gluhlampe werden Lichtwellen nicht nur mit unterschiedlicher Wellenlange ausgesendet, sondern auch in unbestimmter Phasenlage zueinander. Bei einem Laser dagegen sind die Wellen jeweils fast phasensynchron zueinander. Die Wellen sind uber mehr oder weniger lange Strecken (Koharenzlange) fast phasengleich, was man sich zum Beispiel in der Holografie zunutze macht. Die Polarisation von Laserstrahlen ist aufgrund polarisierender optischer Bauteile im Resonator (schrage Umlenkspiegel und Brewster-Fenster, geringe Hohe des Resonators bei Halbleiterlasern) meistens linear. Oft ist das erwunscht, um polarisationsabhangige Kopplung und Strahlteilung durchfuhren zu konnen. Beim Schneiden von Metallen tritt jedoch insbesondere bei der linear polarisierten CO2-Laserstrahlung im Schneidspalt eine polarisationsabhangige Absorption auf, was eine schlechte und richtungsabhangige Schnittkantenqualitat zur Folge hat. Daher wird beim Metallschneiden mit zirkularer Polarisation gearbeitet, die durch phasendrehende Verzogerungsplatten im Strahlengang des Laserstrahls erzielt wird. Die Frequenz von Laserstrahlung wird durch das aktive Medium und dessen zum Lasern geeignete Energieubergange bestimmt. Es gibt Stoffe, die auf vielen Wellenlangen zum Lasern angeregt werden konnen - jedoch meistens bei einer Wellenlange besonders gut. Laser konnen sehr schmalbandige Strahlquellen sein, die Verstarkungsbandbreite (beim Kohlenstoffdioxidlaser zum Beispiel neun bis elf um) ist jedoch meist hoher als die Bandbreite der abgegebenen Strahlung - entweder schwingt der Laser von selbst im Maximum der Verstarkungsbandbreite (beim Kohlendioxidlaser zum Beispiel 10,6 um) an oder man sorgt durch frequenzbestimmende Elemente fur eine schmalbandige Emission auf einer einzigen Frequenz. Extreme Schmalbandigkeit ist z. B. bei der interferometrischen Langenmessung mittels Lasern von Bedeutung. Bei extremer Breitbandigkeit spricht man von Superkontinuum-Lasern, welche z. B. in der optischen Koharenztomographie und zur Erzeugung von Frequenzkammen eingesetzt werden. Die minimal erreichbare Bandbreite wird durch das Schawlow-Townes-Limit beschrieben. Ein Dauerstrichlaser ist ein Laser, der im Gegensatz zu Pulslasern eine Lichtwelle konstanter Intensitat abstrahlt. Laserstrahlung von Dauerstrichlasern (englischcontinuous-wave laser, cw-laser) ist im Idealfall schmalbandig (monochrom, einfarbig), d. h. sie besteht nur aus Strahlung einer Wellenlange. Insbesondere ist Dauerstrich-Laserstrahlung aus stabilen Laserresonatoren aufgrund des Vielfachumlaufes zeitlich bzw. longitudinal (entlang seiner Ausbreitungsrichtung) koharent, was bedeutet, dass die ausgesandten Wellenzuge nicht nur mit der gleichen Frequenz schwingen, sondern auch in der Phase uber eine lange Strecke (die Koharenzlange) konstant sind. Dadurch zeigt ein solches Licht besonders ausgepragte Interferenzerscheinungen. Wahrend des Einschwingvorgangs des Dauerstrich-Lasers tritt zunachst oft Spiking auf, eine unregelmassige Abgabe von Laserpulsen. Dieses Verhalten nutzt ein modengekoppelter Laser gezielt aus, indem er die Spikes z. B. triggert oder synchronisiert. Im Gegensatz zum Dauerstrichlaser erzeugt ein gepulster Laser pulsierende Strahlung. Pulse konnen durch gepulste Anregung oder auch durch Massnahmen im Laser selbst (Guteschaltung) erzeugt werden. Bei sehr kurzen Pulsen benotigt das aktive Medium prinzipiell eine grossere Verstarkungsbandbreite, innerhalb derer die beteiligten Frequenzen gekoppelt sind (Modenkopplung) und sich zu einem Impuls zusammensetzen. Je kurzer die Pulsdauer, desto breiter ist entsprechend den Gesetzen der Fourier-Analyse das erzeugte Spektrum und umso breiter muss das Frequenzband sein, innerhalb dessen das aktive Medium verstarken kann. Die geringsten erzielbaren Pulsdauern liegen in der Grossenordnung von Femto- und Attosekunden (- Femtosekundenlaser). Laser konnen sich auch selbst zur Abgabe einer Pulsfolge synchronisieren, wenn im Resonator zum Beispiel ein nichtlinearer (sattigbarer) Absorber vorhanden ist. Die Wiederholfrequenz, mit der die Pulse in einem solchen Laser erzeugt werden, hangt u. a. bei der instantanen Kerr-Linsen-Modenkopplung (englischKerr lens mode lockin, ein Verfahren zur Erzeugung einer stabilen Pulsfolge von Pulsen geringer Dauer) von der Resonatorlange ab: Bei einem Resonator mit einer Lange von einem halben Meter betragt diese etwa dreihundert MHz - die Periodendauer entspricht einem Hin- und Herlaufen (Umlauf) des Pulses im Resonator. Die Spitzenleistung wird bei jedem Umlauf grosser, die Pulsdauer bleibt von allein sehr gering. Aus solchen Pulslasern werden zum Beispiel einzelne Pulse mittels optischer Schalter herausgelassen und weiterverstarkt. Mit weiteren Massnahmen gelingt es, Spitzenleistungen bis in den Petawatt-Bereich zu erzeugen, die nur im Vakuum ungestort ubertragen und fokussiert werden konnen. Luft wird von der hohen elektrischen Feldstarke des Lichts ionisiert. Die Gutemodulation (Q-switching) des Resonators mit akustooptischen Guteschaltern oder Pockelszellen sind weitere Techniken zur Erzeugung energiereicher Laserpulse mit geringer Dauer: Dabei wird die stimulierte Emission zunachst unterbunden, um sie dann bei inzwischen durch das Pumpen gestiegener Besetzungsinversion (hohe, im aktiven Medium gespeicherte Energie) schlagartig zu ermoglichen. Laser mit flussigem Lasermedium werden als Farbstofflaser bezeichnet. Diese Laser kennzeichnen sich durch eine sehr grosse, kontinuierliche und abstimmbare Bandbreite an Wellenlangen. Bei den eingesetzten Farbstoffen handelt es sich in vielen Fallen um Stilbene, Cumarine und Rhodamine. Laser werden in sehr vielen Lebens- und Arbeitsbereichen, Forschungs- und Industriezweigen und medizinischen Aufgabenfeldern verwendet. Folgende Abschnitte geben einen groben Uberblick uber die wichtigsten Einsatzgebiete der Lasertechnik. Weiterhin konnen mit Lasern Strukturen im Mikrometer- und Submikrometerbereich auf fotosensitive Materialien geschrieben werden. Mittels mikrofotolithografischer Systeme werden im Direktschreibverfahren hochaufgeloste Vorlagen (Masken) fur verschiedene Anwendungen erzeugt, die z. B. mittels breitbandiger Hochleistungslaser in der Produktion auf die endgultigen Materialien umkopiert werden. Andere Anwendungen schliessen das Direktschreiben von Strukturen auf Silizium-Wafern in niedrigen Stuckzahlen oder das Schreiben von Strukturen auf fotoempfindlichen Filmen (z. B. Dehnungssensoren) ein. Auf diese Weise lassen sich Bildschirmmasken, Leiterplatten, integrierte Schaltkreise und Sensoren herstellen. In der Augenheilkunde wird Laserlicht mit unterschiedlichen Wellenlangen eingesetzt, wobei Wellenlange, Einwirkzeit (Expositionszeit) und Energie die physikalische Reaktion und Eindringtiefe beeinflussen. Der Argon-Laser wird genutzt, um mit seinen thermischen Effekten Koagulation (z. B. bei diabetischer Retinopathie, Thrombosen) deren Gefassneubildungen zu verhindern oder Retinopexie (Verschweissung von Gewebeschichten bei Netzhautloch oder Netzhautablosung) durchzufuhren. Der Neodym-YAG Laser und femto-LASER verursacht durch den hervorgerufenen hochenergetischen ultrakurzen Suprapuls eine prazise eng umschriebene Gewebezerreissung (Photodisruption) und der Excimer-Laser durch das ihm eigene Phanomen der Gewebeverdunstung (Photoablation/Sublimation) eine Umgestaltung der Hornhaut-Oberflache (z. B. PRK oder LASIK) zur Beseitigung der Fehlsichtigkeit. Daruber hinaus sind mit dem Laser dreidimensionale bildgebende Verfahren moglich wie optische Coherenz-Tomographie (OCT) oder online-Pachymetrie, optische Pfadmessung und Fotodokumentation aller Augenstrukturen mit einer Auflosung im Mikrometerbereich. In der Chirurgie, Gefasschirurgie und Phlebologie wird der Laser hauptsachlich im Bereich Endoskopie oder als Laserskalpell eingesetzt. Eine weitere Anwendung ist die Behandlung von defekten Venen (Krampfadern). Hierbei kann der Laser endovenos (Laser-Lichtleiter wird in die Vene eingebracht) angewendet werden. Dieses Laser-Behandlungsverfahren ersetzt dabei das Entfernen der Vene durch,,Stripping". Die Laser-Behandlung ist in vielen Fallen schonender und ambulant durchfuhrbar. In der Dermatologie lassen sich mit Laserstrahlen Schnitte und Verodungen durchfuhren. Blutgefasse konnen durch Laser bestimmter Wellenlangen koaguliert werden. Pigmentflecken konnen mit Hilfe ablatierender (= schalender) Laser abgetragen oder selektiv zerstort werden. Subkutanes (= unter der Haut gelegenes) Pigment kann mit Hilfe eines ultrakurz gepulsten Lasers zerstort und damit entfernt werden, ohne die Hautoberflache stark zu verletzen. Durch Verwendung von langgepulsten Lasern konnen Haarwurzeln durch Epilation dauerhaft zerstort werden. Laser werden auch zur gezielten Behandlung entzundlicher Hauterkrankungen, vorrangig der Psoriasis (Schuppenflechte), eingesetzt. Oberflachliche Unebenheiten der Haut (Knotchen, Faltchen) werden mit zur kosmetischen Verbesserung des Hautbildes geglattet (Resurfacing). Durch Laserlicht konnen auch selektiv dermale Anteile erwarmt werden, was in erster Linie dem Kollagenaufbau zur Straffung der Haut dienen soll (,,Subsurfacing"). In der Zahnmedizin konnen Laser fur den Abtrag von Zahnhartsubstanz (,,Bohren ohne Bohrer") oder in der Parodontologie (Keimreduktion und Konkremententfernung in entzundeten Zahnfleischtaschen) verwendet werden. Diodenlaser werden in der Zahnmedizin fur chirurgische Eingriffe, z. B. Lippenbandchenentfernung, fur die Keimreduktion in der Endodontie (Wurzelkanalbehandlung) oder fur die Zahnaufhellung (Bleaching) verwendet. Vorteile der Laserbehandlung gegenuber der konventionellen Methode sind, dass der Patient weniger Schmerzen hat, die Setzung von Nahten teilweise uberflussig wird, es weniger blutet, da die Wunde verodet ist und die behandelte Stelle gleichzeitig dekontaminiert (keimfrei) wird. Zum Teil sind allerdings bessere Studien mit einem hoheren Evidenzgrad erforderlich, um den Nutzen des Lasers einzuschatzen.[7] Eine Reihe von prazisen Messgeraten fur Entfernungen und andere Grossen funktionieren mit Lasern. Sie werden beispielsweise beim Tunnelbau, im Bauwesen und zur Vermessung der Maschinengeometrie bei Werkzeugmaschinen und Anlagen verwendet. Beim Militar und in der Rustungsindustrie werden Laser wie im Alltag zur Kommunikation und zu Messzwecken eingesetzt, aber zusatzlich auch als Waffen oder waffenunterstutzende Technik verwendet. Dazu zahlen Zielhilfen fur lasergelenkte Bomben und Raketen sowie zur Erzeugung von Zielmarkierungen an Handfeuerwaffen (beispielsweise an der AM180),,,Lasergewehre" zum vorubergehenden Blenden[8] und Hochenergielaser zur Raketenabwehr(Laserkanonen) (siehe auch Energiewaffe und Weltraumwaffe). Im August zweitausendvierzehn wurde von der US Navy die erste Laserwaffe (englischLaser Weapon System, kurz LaWS) auf der USS Ponce in Betrieb genommen. In veroffentlichten Videos wird die Waffe an unbemannten Flugobjekten und Schlauchbooten getestet, die nach kurzer Zeit anfangen zu brennen. In der superauflosenden Mikroskopie mit dem STED-Mikroskop, fur die Stefan Hell im Jahr 2014 (mit anderen) den Nobelpreis fur Chemie erhielt, werden zwei konfokale Laserstrahlen eingesetzt, um Bereiche von nur wenigen Atom-Durchmessern abrastern zu konnen. In manchen Anwendungen ist ein raumlich homogenes Profil notig. Der Laserstrahl kann dann homogenisiert werden, zum Zwecke der Schaffung einer moglichst ebenmassigen Intensitatsverteilung der Laserstrahlung uber den gesamten Bearbeitungsfleck.[9] Ein anfanglich zum Beispiel vorliegendes Gauss-Profil der Intensitatsverteilung soll dabei in ein fast-Rechteckprofil mit moglichst geringer Inhomogenitat uberfuhrt werden. Haufiger mochte man jedoch unregelmassige und instabile Strahlprofile homogenisieren. Das Ziel ist die gleichmassige Ausleuchtung einer Flache zum Beispiel zur Warmebehandlung. Laser konnen aufgrund der Eigenschaften ihrer Strahlung und aufgrund ihrer z. T. extrem konzentrierten elektromagnetischen Leistung biologische Schaden verursachen. Daher sind Laser je nach Laser-Klasse mit genormten Warnhinweisen zu versehen. Dabei werden Bereiche der Wellenlangen und Einwirkzeiten unterschieden, die zu charakteristischen Verletzungen und Verletzungs-Schwellwerten der Leistungs- oder Energiedichte fuhren. Bei der medizinischen Anwendung von Lasern kann es zur Entzundung vorhandener oder gebildeter Gase kommen. Laser im Ultraviolettbereich verursachen neben den genannten Schaden auch fotochemische Veranderungen des Gewebes. Dazu gehoren Erscheinungen ahnlich einem Sonnenbrand mit dem Risiko einer Krebsentstehung sowie Trubungen der Hornhaut, der Augenlinse und des Glaskorpers.

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