Der Laser wird 50

Außer dem Mikrochip und dem Transistor hat keine andere Erfindung des letzten Jahrhunderts den Alltag so stark beeinflusst wie der Laser. Vor in dieser Woche genau 50 Jahren zündete Theodore Maiman von den Hughes Research Laboratories im kalifornischen Malibu den ersten Laserblitz. Der Aufbau seiner Apparatur basierte auf bis heute verwendeten Prinzipien, schreibt Technology Review in einer aktuellen Würdigung zum Jubiläum: Ein Rubinkristallstab mit teildurchlässig verspiegelten Enden wird von einer Blitzlampe spiralförmig umschlungen. Deren grellweißes Licht hebt die im Kristall vorhandenen Chrom-Atome auf eine höhere Energiestufe, was sie instabil macht.

Um wieder möglichst schnell in den stabileren, energetisch niedrigeren Zustand zu kommen, geben sie Photonen ab, die im Kristallstab zwischen den Spiegeln hin und her schwirren. Dabei schlagen sie andere Chrom-Atome aus ihrem energetisch angeregten Zustand heraus, die ebenfalls zwischen den Spiegeln hin und her schwirren. Das Ergebnis dieser Kettenreaktion ist ein intensiver roter Lichtstrahl, der am teildurchlässigen Ende des Rubins austritt.

Bereits im Jahr 1916 hatte Albert Einstein diesen physikalischen Mechanismus als die stimulierte Emission beschrieben: Wenn man in ein Atom, das sich bereits in einem höheren energetischen Zustand befindet, eine bestimmte Lichtenergie hineinschickt, wird dieses dazu angeregt, Licht wieder abzugeben – und zwar mit derselben Richtung und Wellenlänge wie die einfallende Strahlung. Erst um 1950 gruben mehrere Wissenschaftler um Arthur L. Schawlow und Charles H. Townes Einsteins Gedanken wieder aus und entwickelten den Vorläufer des Lasers, den sogenannten Maser. Der Rest ist Geschichte.

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