Charles Townes, Vordenker der Lasertechnik

Funktionsweise einer seit fünfzig Jahren erfolgreichen Technologie

Der Laser ist bereits fünfzig Jahre alt. Pionier dieser Entwicklung ist der Physiker und Nobelpreisträger Charles Townes, der noch heute an der University of Berkeley als Emeritus tätig ist. Er hat die Grundlage dieser Technologie geschaffen, deren Einsatz heute von der Medizintechnik bis zur Unterhaltungselektronik reicht.

Link-Empfehlungen der Redaktion zu weiterführenden Informationen:

- Interview mit Charles Townes zum Laser-Jubiläum – Link
- Feier zu fünfzig Jahren Laser-Technologie im Karlsruher Institut für Technologie – Link
- 125 Jahre Entdeckung der elektromagnetischen Wellen – Link

Vor 125 Jahren, am 11. November 1886, gelang es Heinrich Hertz erstmals, den experimentellen Nachweis der elektromagnetischen Ausbreitung von Wellen zu erbringen. Mit seinen Messungen konnte er an Hand von Radiowellen erstmals bestätigen, dass sich elektromagnetische Wellen tatsächlich – wie theoroetisch schon postuliert – mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Dies schuf die Grundlage für zahlreiche praktische Anwendungen wie Rundfunk und Handytechnologie. Auch andere Frequenzbereiche wie Infrarot oder das optische Licht folgen dem Prinzip elektromagnetischer Wellenausbreitung. In der Maser- und Lasertechnologie werden diese Wellen auch noch stark gebündelt und damit zu hoher Energiedichte konzentriert. Die theoretische Grundlage dieser Technologie schuf der Physiker Charles Townes 1952.

Zwei Jahre später entwickelte er an der Columbia University ein Funktionsmodell zur Verstärkung und Erzeugung elektromagnetischer Wellen durch stimulierte Emission – der Begriff Maser entstand als Akronym für Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Schon 1958 konnte er gemeinsam mit seinem Schwager Arthur L. Schawlow nachweisen, dass das Prinzip des MASERS auch auf optische und infrarote Wellenlängen anwendbar ist, und formulierte dafür die grundlegende Gleichung. Nur wenige Jahre später gelang der Bau des ersten Lasergerätes.

Der Bericht des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) zeigt am Beispiel des Rubinlasers, wie fokussiertes Licht im Laser entsteht, und lässt den Laser-Vordenker Townes über die Geschichte und die Zukunft der Lasertechnologie zu Wort kommen. Der Forscher wurde 2011 bereits 96 Jahre alt und ist immer noch an der kalifornischen Universität Berkeley in Forschung und Lehre aktiv.

Die Lasertechnologie ist heute sowohl im Alltag als auch im Forschungsbetrieb in unterschiedlichen technischen Variationen im Einsatz. Inzwischen gibt es unzählige Arten von Lasern für die verschiedensten Anwendungen, deren Spektrum von der Materialbearbeitung über die Medizintechnik bis zur Unterhaltungselektronik reicht.

© Karlsruher Institut für Technologie (KIT) 2011