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Physikalische Grundlagen

Im Laser wird in ein "aktives Medium" Energie eingebracht. Anschließend bringt man das Medium dazu, die gespeicherte Energie in Form von Licht wieder abzugeben. Dieses wird dann in einem sogenannten Resonator mittels Spiegeln zu einem Strahl gebündelt.

Das Medium kann ein Gas, eine Flüssigkeit oder ein Feststoff sein.

Eine Lichtwelle kommt im allgemeinen dadurch zustande, dass ein Atom von einem "angeregten" Zustand, in dem es viel Energie enthält, in einen energieärmeren Zustand "fällt". Die Energiedifferenz zwischen den beiden Niveaus ist dann die Energie der emittierten Welle.

Voraussetzung für die Erzeugung von Laserstrahlen ist, dass es mehr angeregte Atome im aktiven Medium gibt als Atome in niedrigen Energieniveaus; man nennt eine solche Energieverteilung "Inversion".

Im Laser löst man die Emissionen künstlich aus, indem man eine Lichtwelle der gleichen Energie auf ein Atom treffen lässt. Das genügt, um das Atom zur Aussendung einer eigenen Welle gleicher Frequenz anzuregen. Der Vorgang heißt aus diesem Grund "stimulierte Emission".

Der gebündelte, parallele Laserstrahl wird durch den Resonator erzeugt. Dieser besteht in seiner einfachsten Form aus zwei parallelen Spiegeln, zwischen denen sich das Lasermedium befindet. Wenn nun im Medium durch Emission viele Lichtwellen entstehen, werfen die Spiegel immer diejenigen ins Medium zurück, die senkrecht auftreffen. Die Zurückgeworfenen aber treffen beim nächsten Durchgang erneut auf angeregte Atome und regen diese ihrerseits an.

Dieser Prozess setzt sich lawinenartig fort und der Lichtstrahl wird immer stärker. Man benutzt auf einer der beiden Seiten einen Spiegel, der teildurchlässig ist. Durch ihn wird dann der nutzbare Laserstrahl ausgekoppelt.

Vom aktiven Medium hängt es ab, wie man die Energie in den Laser hineinpumpt, ihn sozusagen "auflädt". Die wesentlichen Verfahren sind das Anregen durch sehr intensives Licht, das sogenannte "optische Pumpen" (Festkörper-Laser), das Anregen durch eine elektrischen Gasentladung (Gas-Laser) und das direkte elektrische Pumpen (Diodenlaser).


Wechselwirkung zwischen Laserstrahl und Gewebe

Das Laserlicht kann für eine selektive Schädigung eines spezifischen Zielareals auf der Haut oder im Gewebe genutzt werden.

Folgende Sachverhalte sind in diesem Sinne für eine erfolgreiche Behandlung zu beachten:
(1) Reflexion, Streuung und Absorption des Lichts durch das Gewebe
(2) Effekt der Wärmeenergie durch Absorption und
(3) Gewebereaktion

Die Wellenlänge, Impulsdauer (Einwirkzeit) und die Fluence (Energiedichte) des Lasers sind die entscheidenden Faktoren für die biologischen Wirkung. Die verschiedenen Gewebebestandteile (Wasser, Hämoglobin, Melanin und andere Pigmente) absorbieren Licht mit unterschiedlicher Wellenlänge mehr oder weniger stark. Daher hat die Wahl der Wellenlänge einen Effekt auf die Selektivität der Laserbehandlung und dies kann die Ursache für unerwünschte Nebenwirkungen sein.

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