Laserland Deutschland
Ausgabe 9 | Dezember 2010 | „Der Laser hat die Welt verändert. Er hilft heilen, produzieren, kommunizieren, forschen und schafft Arbeitsplätze. Deutschland gehört sowohl in der Forschung als auch in der Industrie zu den führenden Nationen. Der Erfolg der Laserindustrie ist ein hervorragendes Beispiel dafür, dass sich Investitionen in Wissenschaft lohnen.“ Wolfgang Sandner, - Präsident der Deutschen Physikalischen Gesellschaft
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Der Laser, vor 50 Jahren als „Erfindung auf der Suche nach einer Anwendung“ belächelt, hat die Welt verändert. Fast überall, nicht nur in der Medizin, in der Datenübertragung, beim Automobil und Flugzeugbau, im DVD-Player und als Basis für Atomuhren und GPS-Navigation sind Laser unverzichtbar. Der Weltmarkt für Laserquellen hat ein Volumen von 4 Milliarden Euro [1]. Der Umsatz der darauf basierenden Systeme der Optischen Technologien und Photonik lag 2008 bei 270 Milliarden Euro, ein Fünftel davon in Europa, mit einer Wachstumsrate von 30 Prozent seit 2005 [2].
Der Laser steht für eine neue Qualität des Lichtes. Das physikalische Geheimnis ist die Kontrolle der „Kohärenz“, des Gleichtakts der Lichtwellen. Laserlicht kann entweder höchste Frequenzgenauigkeit erreichen – wie für Atomuhren erforderlich – oder kürzeste Impulsdauern. Lichtblitze, die nur einige zehn „Attosekunden“ [3] andauern, sind heute möglich. Die höchste Impulsleistung liegt derweil bei 2000 Milliarden Kilowatt, 1000-mal mehr als alle Kraftwerke der Welt zusammengenommen erzeugen, allerdings nur für sehr kurze Zeitspannen. Der Lichtdruck im Fokus kann 1000 Milliarden Bar übersteigen –genug, um Atomkerne miteinander zu verschmelzen.
Der Laser ist ein deutsches Markenprodukt geworden. In der Forschung gehört Deutschland zu den führenden Ländern Europas, wie die Zahl der Veröffentlichungen zeigt (Abb. 1). Daneben gibt es schätzungsweise über 200 in der Lasertechnologie tätige Unternehmen, inklusive Zulieferer. Besonders gut aufgestellt ist die hiesige Industrie in der Produktionstechnik. Dieses Marktsegment umfasst Laserquellen und Lasermaschinen für die Materialbearbeitung und auch solche für die Produktion mikroelektronischer Bauteile. Allein im Teilbereich Laser-Materialbearbeitung waren 2005 rund 5.900 Personen beschäftigt, die einen Umsatz von 1,2 Milliarden Euro, 20 Prozent des Weltmarkts, erwirtschafteten (Abb. 2). Unverzichtbar sind Laser für die Halbleiter-Lithographie: Mit „nur“ 0,7 Milliarden Euro Umsatz entwickeln sie in der Elektronik-Branche eine viel-hundertfache Hebelwirkung. Seit 1987 hat der Bund die Entwicklung der Lasertechnologie mit rund 600 Millionen Euro unterstützt.
Wo liegt die Zukunft? Ganz sicher im Bereich der Mikro- und Nanowelten, wofür auch Röntgenlicht in seiner Kohärenz kontrolliert werden muss. Die weltweit erste Großanlage eines Röntgenlasers ist FLASH in Hamburg, kompakte Labor- und Industriegeräte sind in der Entwicklung. Ganz neue Anwendungen verspricht zudem die Manipulation einzelner Lichtteilchen, etwa für die Datenverschlüsselung (Quantenkryptographie) oder für die Datenverarbeitung (Quantencomputing). In jedem Fall bieten Lasertechnologie und Laserforschung und die damit eng verbundenen Optischen Technologien ausgezeichnete Berufschancen für Physikerinnen und Physiker. (Abb. 3)
Quellen/Fußnoten:
1.Laser Focus World, Januar 2010
2.European Technology Platform Photonics21, www.photonics21.org
3.Eine „Attosekunde“ ist der milliardste Teil einer Milliardstel Sekunde.
4.Jahresmittelwert für den angegebenen Zeitraum, Veröffentlichungen in referierten Zeitschriften / EU-Netzwerk LASERLAB-EUROPE, www.laserlab-europe.net
5.Optische Technologien, Wirtschaftliche Bedeutung in Deutschland, Studien im Auftrag des Bundesministeriums für Bildung und Forschung, 2007/2010