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Laser

Ein Licht geht auf

Und es ward Licht – wie niemals zuvor: Als Theodore H. Maiman am 16. Mai 1960 in Malibu eine Blitzentladungslampe einschaltete, die sich um einen stabförmigen Rubin wickelte, erstrahlte erstmals ein Laser. Eine der wichtigsten Erfindungen des 20. Jahrhunderts war gemacht. Zur Erinnerung an diesen Moment feiert die UNESCO jährlich am 16. Mai den Welttag des Lichts.

Wie so oft war es Albert Einstein, der den entscheidenden Gedanken hatte: Jahrzehnte zuvor hatte er mit der Darstellung des Photoeffekts die theoretischen Grundlagen zur stimulierten Emission von Strahlung dargelegt. Charles Townes und seine Mitarbeiter James P. Gordon und Herbert Zeiger entwickelten in den 1950er Jahren in den amerikanischen Bell Laboratories den Maser („Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation“). Dieser Mikrowellenverstärker lässt sich zum Beispiel in der Sende- und Empfangstechnik von Satellitenstationen einsetzen. Townes wurde dafür 1964 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.

Vom Maser zum Laser

Der Maser enthielt bereits die Grundkomponenten des Lasers. Verschiedene Forscher arbeiteten nun daran, daraus mit Hilfe des „optischen Pumpens“ einen Lichtverstärker zu entwickeln, also praktisch einen Maser, der sichtbares Licht nutzt. Theodore Maiman gelang dies als erstem.

Maiman, geboren 1927 in Los Angeles, war Ingenieur und Physiker. Er arbeitete in der Grundlagenforschung für die Hughes Research Laboratories, die dem sagenumwobenen Milliardär, „Aviator“ und Filmproduzenten Howard Hughes gehörten. Am 16. Mai 1960 gelang es Maiman dort, erstmals kohärentes Licht mit seinem Rubinlaser zu erzeugen.

Als der Laser am 7. Juli 1960 in New York der Presse vorgestellt wurde, schwadronierten viele Medien von einer „Strahlenkanone“. Diese Vorstellung prägte als erster der Autor H.G. Wells, der 1898 in seinem Roman „Krieg der Welten“ die Marsianer damit herumballern ließ. Comic-Helden der 1940er Jahre wie Flash Gordon feuerten mit Lasergewehren; später prägten Reihen wie Star Trek und Star Wars endgültig das Bild vom Laser als Superwaffe in der Pop-Kultur.

Wenige Worte, weltverändernde Wirkung

Einen knappen Monat später stellte Maiman seine Erfindung der Fachwelt mit einem Beitrag in der Zeitschrift „Nature“ vor. Der Artikel hieß " Stimulated Optical Radiation in Ruby" und war knapp 300 Wörter kurz - vermutlich der kürzeste Beitrag über eine wichtige wissenschaftliche Entwicklung, der jemals veröffentlicht wurde. In seinem Nachruf auf Maiman sollte Charles Townes 2007 schreiben, der Artikel sei "wahrscheinlich pro Wort wichtiger als alle von ‚Nature‘ im vergangenen Jahrhundert veröffentlichten Arbeiten".

Kurioserweise wusste man aber zunächst nicht so recht, was man mit der Erfindung anfangen sollte. „Eine Lösung, die ihr Problem sucht“, soll Maiman über seinen Laser gesagt haben. Dann aber erprobte ein Augenarzt seinen Einsatz als Lichtpräzisionswerkzeug in der optischen Chirurgie. Und nun sprudelte es nur so an Ideen, wozu „Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation“ alles genützt werden konnte. Ein wahrer Forschungsboom rund um den Laser begann.

Ikone der Technik

Laser sind heute in nahezu allen Bereich des alltäglichen Lebens präsent: an der Supermarktkasse, im DVD-Player daheim, als „Pointer“ bei Präsentationen… Medizin, Messtechnik, industrielle Fertigung, Kommunikation und Unterhaltungselektronik sind ohne die gebündelten Strahlen heute kaum mehr denkbar.

Maiman beantragte ein Patent für den Laser und erhielt es nach einigen Streitigkeiten schließlich am 14. November 1967 ( US3353115A); weitere sollten folgen (siehe z.B. US3437942A, DE1564240B). Innerhalb weniger Jahre wurden dann die verschiedensten Laser auf der Basis von Gasen, Farbstoffen, Fasern, Halbleitern und mehr zum Patent angemeldet.

Und das war noch lange nicht alles

Die Möglichkeiten des Lasers sind heute noch lange nicht ausgeschöpft, im Gegenteil: die Forschung verspricht sich noch viele weitere Aufschlüsse, beispielsweise über Vorgänge innerhalb der Atome. Lichtübertragung wird auch den Computern von morgen auf die Sprünge helfen: In Quantencomputer könnten riesige Datenmengen mit Laserlicht widerstands- und reibungslos übertragen werden. Atome, Elektronen und Photonen könnten zu Informationsträgern werden und Rechnern so zu einer schier unermesslichen Effizienzsteigerung verhelfen.

Maiman erhielt viele Auszeichnungen im Laufe seines Lebens, der Nobelpreis blieb ihm jedoch verwehrt. Seine Erfindung kam ihm später aber noch einmal ganz persönlich zugute: Im Jahr 2000 wurde der „Vater des Lasers“ in München operiert - per Laser. Einer seiner allerersten Laser ist übrigens seit einigen Jahren hier im Deutschen Museum zu sehen.

• Zum "Welttag des Lichts" passt übrigens auch der sehr lesenswerte Artikel " Organische LED als Licht der Zukunft? (5,37 MB)" aus den "Erfinderaktivitäten".

Bilder: DEPATISnet, Unbekannt (Associated Press) Public domain via Wikimedia Commons, US Government Public Domain, DEPATISnet, W. Engenmayr / Physik in unserer Zeit / Deutsches Museum

Stand: 09.04.2024