Femtosekundenlasern

Femtosekundenlaser sind hochpräzise optische Geräte, die ultrakurze Lichtpulse mit Dauerzeiten im Femtosekundenbereich erzeugen. Eine Femtosekunde entspricht 10^-15 Sekunden, was etwa der Zeitspanne entspricht, die Licht benötigt, um einen einzigen Atomdurchmesser zu durchqueren.

Diese Laser basieren typischerweise auf der Technologie der modengekoppelten Titan-Saphir-Laser oder neueren Verfahren wie optischen Parametrischen Verstärkern. Sie erzeugen Pulse mit extrem hoher Spitzenleistung bei gleichzeitig sehr geringer mittlerer Leistung, was sie für präzise Anwendungen besonders geeignet macht.

In der Forschung ermöglichen Femtosekundenlaser die Beobachtung ultraschneller physikalischer und chemischer Prozesse in Echtzeit. Sie werden in der Grundlagenforschung eingesetzt, um Phänomene wie Elektronenbewegungen in Atomen oder Molekülschwingungen zu untersuchen. In der Materialwissenschaft dienen sie der Analyse und gezielten Bearbeitung von Materialien auf atomarer Skala.

Medizinische Anwendungen finden sich vor allem in der Augenchirurgie, wo die extreme Präzision der Laserpulse eine schonende Gewebebearbeitung ohne thermische Schäden ermöglicht. Auch in der Onkologie werden Femtosekundenlaser für gezielte Tumorbehandlungen erforscht.

In der Industrie kommen diese Systeme für die Mikrobearbeitung empfindlicher Materialien zum Einsatz, beispielsweise in der Halbleiterindustrie oder bei der Herstellung medizinischer Implantate. Die kontaktfreie und hochpräzise Bearbeitung ermöglicht komplexe Strukturen auf mikroskopischer Ebene.

Die Entwicklung femtosekundenlaserbasierte Technologien gilt als Schlüsselbereich für zukünftige Fortschritte in Physik, Chemie, Biomedizin und Materialwissenschaft.