Festkörperlaser

Ein Festkörperlaser ist ein Laser, dessen Verstärkungsmedium fest ist, im Unterschied zum Gaslaser oder zum Farbstofflaser mit flüssigem Medium. Das aktive Material ist meist ein Kristall oder ein Glas, in das gezielt Fremdatome eingebracht werden, die das Licht verstärken. Der klassische Vertreter ist der Nd:YAG-Laser, bei dem Neodym-Ionen in einen Yttrium-Aluminium-Granat-Kristall eingebettet sind. Er strahlt im nahen Infrarot bei rund 1,06 Mikrometern, einer Wellenlänge, die sich gut durch die Atmosphäre ausbreitet.

Das Grundprinzip ist bei allen Lasern gleich. Eine Energiequelle, das Pumpen, regt die Atome im Medium an, woraufhin sie Licht einer bestimmten Wellenlänge abgeben. Spiegel an beiden Enden werfen das Licht hin und her, sodass es sich verstärkt, bis ein gebündelter Strahl austritt. Beim Festkörperlaser geschieht das Pumpen heute oft durch Laserdioden, was kompakte und effiziente Aufbauten ermöglicht. Eine eng verwandte Bauform ist der Faserlaser, bei dem das Medium eine dotierte Glasfaser ist. Faserlaser punkten mit guter Wärmeabfuhr über die große Oberfläche der Faser und mit hoher Strahlqualität.

Genau diese Eigenschaften machen Festkörperlaser für militärische Programme interessant. Diodengepumpte Nd:YAG-Systeme und Hochleistungs-Faserlaser gehören zu den Kandidaten für Strahlwaffen, die im Bereich von 100 Kilowatt und darüber arbeiten. Mögliche Aufgaben sind die Abwehr von Drohnen und Raketen, der Schutz von Schiffen oder das Zerstören von Minen. Der Vorteil gegenüber einer Kanone liegt in den geringen Kosten pro Schuss und in der Lichtgeschwindigkeit des Strahls, der Nachteil im hohen Energiebedarf und in der Anfälligkeit gegen Nebel, Staub und schlechtes Wetter.

In der Science-Fiction sind Laserwaffen allgegenwärtig, von der Handfeuerwaffe bis zur Geschützbatterie eines Schlachtschiffs. Der Festkörperlaser liefert dafür die plausibelste reale Vorlage, weil er bereits heute als Waffensystem erprobt wird. Autoren, die ihre Strahlwaffen technisch erden wollen, greifen gern auf das Bild des kompakten, robusten Festkörpermediums zurück.

Reality-Check: Die kinoreifen Laserstrahlen, die man im Vakuum als leuchtende Linie sieht, sind physikalisch falsch, denn ein Strahl wird erst sichtbar, wenn er an Partikeln gestreut wird. Auch die enorme Energie, die für eine zerstörerische Wirkung über große Distanz nötig wäre, übersteigt heutige tragbare Stromquellen bei weitem. Festkörperlaser im Kilowattbereich existieren, doch der tragbare Blaster, der mit einem Schuss ein Fahrzeug zerlegt, bleibt vorerst Fiktion.