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Samstag, 01.10.2016
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Forscher konstruieren ersten Wegwerf-Laser

Lichterzeugender Laserchip wird per Tintenstrahl-Drucker nachproduziert

Laser aus dem Tintenstrahldrucker: Forscher haben eine Laservariante erfunden, die extrem leicht und billig herzustellen ist. Ist das organische Lasermedium degradiert, tauscht man es einfach gegen ein neues aus. Der Clou dabei: Der neue Laserchip wird einfach mit Hilfe einer Spezialtinte und eines Tintenstrahldruckers ausgedruckt und kostet daher nur wenige Cent, wie die Forscher im Fachmagazin "Journal of Applied Physics" berichten.
Bisher erzeugen meist anorganische Lasermedien das Licht der Laser - sie sind haltbarer.

Bisher erzeugen meist anorganische Lasermedien das Licht der Laser - sie sind haltbarer.

Ohne Laser gäbe es heute weder Blu-Rays noch Laserdrucker, keine Datenübertragung per Glasfaser oder Scannerkassen im Supermarkt. Aber auch in Medizin, Archäologie oder Chemie sind Laser längst zu unverzichtbaren Werkzeugen geworden. Bisher basieren die meisten von ihnen auf der stimulierten Emission von Halbleitern oder von einem anorganischen Lasermedium, beispielsweise einem Gas oder Kristall.

Nicht sehr haltbar


Theoretisch lassen sich die konzentrierten, gerichteten Photonen des Laserlichts auch mit organischen Materialien erzeugen. Ähnlich wie bei organischen Leuchtioden entsteht das Licht dann durch kohlenstoffhaltige chemische Verbindungen – was solche Laser erheblich kostengünstiger machen könnte. Bisher allerdings haben sie in großes Manko: Ihr aktives Medium degradiert sehr schnell, so dass sie nicht lange halten.

Sebastien Sanaur von der Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne und seine Kollegen haben genau diese Eigenschaft nun ausgenutzt, um etwas Neues zu schaffen: den ersten Wegwerf-Laser. Der Clou dabei: Das Lasermedium ist so simpel herzustellen und so billig, dass es bei nachlassender Lichtproduktion einfach weggeworfen und ersetzt werden kann.


Der Aufbau des Wegwerf-Lasers. Der per Druck hergestellte Laserchip in der Mitte ist die austauschbare Komponente.

Der Aufbau des Wegwerf-Lasers. Der per Druck hergestellte Laserchip in der Mitte ist die austauschbare Komponente.

Ausgedruckt per Tintenstrahler


Möglich wird dies, weil das lichterzeugende Medium dieses Lasers denkbar einfach herzustellen ist: Es wird einfach per Tintenstrahldrucker ausgedruckt. Eine farbstoffhaltige Spezialtinte wird dabei in kleinen Vierecken auf ein Trägermaterial aufgetragen. "Dies erfordert keine Schablone, kann bei Raumtemperatur geschehen und auf einem flexiblen Material", erklärt Sanaur.

Der nur wenige Cent teure, gedruckte Laserchip bildet das Herzstück des Wegwerflasers, das lichterzeugende Lasermedium. Je nach Zusammensetzung der Tinte lassen sich damit Laser verschiedener Wellenlängen herstellen, wie die Forscher berichten. In ersten Versuchen produzierten sie bereits Wegwerf-Laser mit gelbem und mit roten Licht, aber auch das energiereichere blaue und grüne Laserlicht könnte sich durch Weiterentwicklung der Tinte erzeugen lassen, wie sie erklären.

Nur so klein wie ein Cent-Stück: Blick auf den ausgedruckten Laserchip

Nur so klein wie ein Cent-Stück: Blick auf den ausgedruckten Laserchip

Simpler Austausch


Um den Laser einsatzbereit zu machen, wird der ausgedruckte Laserchip in einen Rahmen mit den haltbaren Laser-Komponenten eingesetzt: dem Modul, das die Energie für die Anregung des Lasermediums bereitstellt, sowie den Spiegeln, durch die die Photonen vervielfältigt und konzentriert werden. Sobald das Lasermedium degradiert, lässt es sich entnehmen und durch einen neuen Ausdruck austauschen, wie die Forscher erklären.

"Die niedrigen Kosten und die Einfachheit der Laserchip-Herstellung sind die größten Vorteile dieses Modells", sagt Sanaur. Kombiniert mit einer Datenschnittstelle und entsprechender Software könnte man auf diese Weise auch billige Sensoren produzieren. (Journal of Applied Physics, 2016; doi: 10.1063/1.4946826)
(American Institute of Physics, 04.05.2016 - NPO)
 
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