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PNZ Aachen - Patent des Monats Mai

Die Erfindung von Laserstrahlen

Selten lässt sich der Entstehungszeitpunkt einer Erfindung so konkret festlegen, wie bei der Entwicklung des Lasers. Am 16. Mai 1960 gelang es Theodore H. Maiman zum ersten Mal, mit Hilfe einer Blitzentladungslampe und einem Rubinkristall Lichtwellen so scharf zu bündeln, dass sie einen kohärenten, also ununterbrochenen Strahl abgaben – mit bis dahin unerreichter Strahlungsintensität. Der erste Laser war geboren!
Tatsächlich war die Erfindung so bedeutend, dass die UNESCO dieses Datum sogar alljährlich mit dem Internationalen Tag des Lichts feiert. Maiman und sein damaliger Arbeitgeber, Hughes Aircraft, beantragten 1961 ein Patent auf das Funktionsprinzip. Die Erteilung erfolgte 1967 unter dem Titel „Ruby Laser Systems“ (US3353115) - unser Patent des Monats Mai!

Die Bezeichnung „Laser“ leitet sich aus der Funktionsbeschreibung ab: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, auf Deutsch: Lichtverstärkung durch stimulierte Emission” ab. Als Maiman die Forschungsergebnisse, die als eine der wichtigsten Erfindungen des 20. Jahrhunderts angesehen werden, 1960 in der renommierten Wissenschaftszeitschrift „Nature“ veröffentlichte, fehlte zunächst die praktische Anwendung. „Eine Lösung, die ihr Problem sucht“, soll Maiman über seine Entwicklung gesagt haben. Erst nachdem seine Erfindung erfolgreich als Lichtpräzisionswerkzeug in der optischen Chirurgie eingesetzt wurde, begann ein regelrechter Forschungsboom nach weiteren Nutzungsmöglichkeiten des Lasers.

Der Ingenieur und Physiker Maiman wurde 1927 in Los Angeles geboren. Mit seinen Arbeiten in der Grundlagenforschung für die Hughes Research Laboratories, die dem sagenumwobenen Milliardär, „Aviator“ und Filmproduzenten Howard Hughes gehörten, knüpfte er an die Arbeiten der Physiker Albert Einstein und Charles Townes an. Einstein legte die theoretischen Grundlagen bereits zu Beginn des 20. Jh. mit der Deutung des photoelektrischen Effekts.

Die Idee, ein Material so anzuregen, dass es in der Lage ist, elektromagnetische Strahlung zu emittieren, wurde in den 1950er Jahren von Charles Townes und seinen Mitarbeitern Gordon und Zeiger in den amerikanischen Bell Laboratories weiterentwickelt. Sie erfanden den Maser („Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation“), einen Mikrowellenverstärker für den Einsatz in der Satellitentechnik. Townes wurde dafür 1964 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet. Theodore Maiman gelang dann als Erstem, die Grundidee des Masers auf ein System, das sichtbares Licht nutzt, auszudehnen.

Weitere Laserarten, basierend auf Gasen, Farbstoffen oder Fasern, folgten. Insbesondere die moderne Werkstoffwissenschaft erweiterte die Einsatzmöglichkeiten mit der Entwicklung von Halbleiter-Laserdioden für die Kommunikations- und Unterhaltungselektronik. Heute ist der Laser ein unverzichtbares Instrument in vielen Anwendungsbereichen - sei es an der Kasse im Supermarkt, als „Pointer“ bei Präsentationen, Präzisionswerkzeug in der industriellen Fertigung oder in der Medizintechnik - und hat damit sein Potential noch nicht erschöpft.

 

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Quellen:

https://www.dpma.de/dpma/veroeffentlichungen/meilensteine/60jahrelaser/index.html

https://med-eng.de/2020/05/23/60-jubilaeum-des-lasers-in-jena/?fbclid=IwAR0CS3ttdcvMmeXMjXVv9T_vr01nsE-Q_CnvDtpQVPJBf0i0P4wEf_Ew7Bo

https://en.unesco.org/commemorations/dayoflight

https://www.ulsinc.com/de/erfahren/geschichte-der-laser

Weitere Dokumente US3437942A DE1564240B

Stimulated Optical Radiation in Ruby; T.H. Haiman; 1960, Nature, Vol 6 - https://www.nature.com/articles/187493a0

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