Lasermodule

Ein Lasermodul besteht aus einer Laserdiode, der zugehörigen Steuerelektronik und gegebenenfalls noch einem Linsensystem zur Fokussierung. Sie müssen das Modul nur noch an eine Spannungsquelle anschließen — fertig ist Ihr Laserstrahl!.

Falls Sie mehr über die Wirkungsweise von Laserdioden und deren Klassifikationsschema erfahren möchten, finden Sie im Übersichtsartikel zum Thema Laser-Technik weitere Informationen.

Was ist ein Lasermodul?

Unser Praxistipp

Vorsicht: In einem Laserstrahl ist extrem viel Energie gebündelt! Beachten Sie unbedingt die entsprechenden Sicherheitsvorschriften. Und blicken Sie niemals direkt in den Laserstrahl! Sonst laufen Sie Gefahr, Ihre Netzhaut zu verbrennen.

  

Kaufkriterien für Lasermodule – Worauf muss man achten?

Folgende technische Parameter sind maßgeblich für ein Lasermodul:

  • Leistung: Wie viel Power hat der Laser? Das Spektrum reicht von wenigen Milliwatt (zum Beispiel für Ausrichtungs- und Positionierungsaufgaben) bis hin zu Leistungen im Kilowattbereich (zum Beispiel als Pumpquellen). Lasermodule in DVD- und Blu-ray-Laufwerken haben typischerweise eine Leistung im Bereich von 100 bis 500 mW.

  • Auch die beste Fokussierungsoptik kann nicht verhindern, dass der Durchmesser eines Laserstrahls mit wachsender räumlicher Entfernung von der Lichtquelle zunimmt. Ein Maß für diese Zunahme ist die Strahldivergenz. Sie wird in der Einheit Milliradiant (mrad) angegeben.

  • Bedingt durch die Optik des Lasermoduls kann das Laserlicht nur unter einem vorgegebenen Öffnungswinkel  austreten. Je nachdem, wie groß der Bildpunkt auf der Projektionsfläche erscheinen soll, ergibt sich daraus ein maximaler Arbeitsabstand gemäß der folgenden Abbildung.

Ein weiteres Auswahlkriterium bei Lasermodulen ist die Wellenlänge (das heißt die Farbe) des emittierten Laserlichts. Folgende Optionen sind erhältlich:

  • Blau (Wellenlängen etwa 450 nm)
  • Grün (Wellenlängen etwa 530 nm)
  • Rot (Wellenlängen etwa 650 nm)
  • Infrarot (Wellenlängen etwa 800 nm)

Unser Praxistipp: Der grüne Laser

Für grüne Laser ist die Herstellung geeigneter Halbleitermaterialien immer noch problematisch. Darum sind grüne Laser generell teurer als andere Farben. Für viele Anwendungen genügt es aber, preiswertere Laser mit kurzwelligem blauem Licht zu verwenden und damit geeignete Leuchtstoffe im langwelligeren grünen Bereich anzuregen.

Laserklasse Beschreibung
1 Die zugängliche Laserstrahlung ist ungefährlich oder der Laser befindet sich in einem geschlossenen Gehäuse (wodurch die Laserstrahlung unzugänglich ist).
1C Die zugängliche Laserstrahlung ist ungefährlich für das Auge, aber eventuell gefährlich für die Haut.
1M Die zugängliche Laserstrahlung ist ungefährlich, solange keine optischen Instrumente (Lupen, Ferngläser) zum Einsatz kommen.
2 Die zugängliche Laserstrahlung liegt nur im sichtbaren Spektralbereich. Bis zu einer Bestrahlungsdauer von bis 0,25 Sekunden ist sie für das Auge ungefährlich.
2M Wie Klasse 2, solange keine optischen Instrumente verwendet werden.
3R Die zugängliche Laserstrahlung ist gefährlich für das Auge.
3B Die zugängliche Laserstrahlung ist gefährlich für das Auge und in besonderen Fällen auch für die Haut.

Die Betriebsspannung eines Lasermoduls liegt typischerweise in einem Bereich zwischen 3 V bis 15 V. Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten, das Modul mit Spannung zu versorgen:

  • Bei manchen Lasermodulen ist ein Netzteil enthalten, das die herkömmliche Netzspannung auf die notwendige Betriebsspannung transformiert.
  • Batteriebetriebene Lasermodule haben den Vorteil, dass Sie damit mobil sind. Der Laserpointer ist ein einfaches Beispiel für ein Lasermodul mit Batterieversorgung.
  • Die restlichen Lasermodule enthalten lediglich ein Anschlusskabel für die Spannungsversorgung. Wo Sie die Spannung herbekommen, ist dann Ihre Entscheidung.

Entsprechend der Bauteile, die zur Bündelung des Laserstrahls eingesetzt werden, lassen sich verschiedene Fokussier-Eigenschaften eines Lasermoduls unterscheiden. Bei der Kollimation werden die Lichtstrahlen parallelgerichtet (zum Beispiel mit Hilfe einer Kollimatorlinse, siehe das linke Bild). Bei der Fokussierung (rechtes Bild) hingegen werden die Strahlen auf einen bestimmten Punkt, den Brennpunkt, gebündelt. Aufgrund ihrer geringen Strahldivergenz lassen sich Laserstrahlen sehr gut fokussieren. Dadurch lässt sich eine hohe Leistungsdichte erzeugen.

Interessante Anwendungsbereiche

Lasermodule sind in unserem Alltag allgegenwärtig. Denken Sie etwa an folgende exemplarische Anwendungen.

In jedem CD-, DVD- oder Blu-ray-Laufwerk ist ein kleines Lasermodul versteckt. Dort verrichtet es verlässlich seinen Lese- und Schreibdienst.

Manche Fehlstellungen des menschlichen Auges lassen sich mit Hilfe von Lasern korrigieren. Auch hier sind hochpräzise Lasermodule im Einsatz.

Lasermodule können auch einfach Spaß für die Sinne bieten, zum Beispiel in Form einer anregenden Diskolasershow. 
 

Unser Praxistipp 

Die Lebensdauer moderner Lasermodule liegt in der Größenordnung von 3000 bis 10.000 Stunden. Das entspricht einem Dauereinsatz von etwa einem Jahr! 

  

Die am häufigsten gestellten Fragen zu Lasermodulen 

Was ist ein Sternenprojektor?

Ein Sternenprojektor ist ein Lasermodul, an dessen Ausgang unzählige Gravuren aufgebracht wurden. Die Gravuren sind exakt so angeordnet, dass sich das Bild des Sternenhimmels (inklusive der Sternbilder) ergibt, wenn man das Laserlicht auf eine (bis zu 200 m2 große) Fläche projiziert. So holen Sie sich sternklare Nächte direkt ins Wohnzimmer!

Was sagt die Linienbreite bei einem Lasermodul aus?

Bei einem Lasermodul sorgt die Angabe der Linienbreite bisweilen für Verwirrung. Grundsätzlich steht die Linienbreite einer Laserdiode dafür, wie eng der Wellenlängenbereich des von ihr emittierten Lichts ist. Hierbei handelt es sich also um eine Linienbreite im „Frequenzraum“. Bei Lasermodulen taucht jedoch auch eine ganz konkrete räumliche Linienbreite auf, nämlich die Breite der durch die Optik erzeugten Laserlinie beziehungsweise des Laserpunkts. Diese Linienbreite wird meist in der Form „(3 m) 1 mm“ angegeben, was bedeutet, dass die Linie in einem Arbeitsabstand von drei Metern einen Millimeter breit erscheint. Anhand der beispielhaften Angaben wird jedoch deutlich, dass in der Praxis keine Verwechslungsgefahr besteht. Schließlich liegen herkömmliche (Wellenlängen-)Linienbreiten einer Laserdiode im Nanometerbereich.

Was ist ein DOE-Lasermodul?

Die Abkürzung DOE steht für „diffraktives optisches Element“, das heißt ein optisches Element zur Formung eines Lichtstrahls. DOE-Lasermodule enthalten ab Werk kein optisches Bündelungselement, dafür aber eine Vorrichtung, in die sich Standard-DOEs einsetzen lassen. So kann der Anwender das Lasermodul seinen Bedürfnissen anpassen, indem er separat ein (oder mehrere) DOEs erwirbt.

Warum gibt es keine Lasermodule mit weißem Licht?

Die Farbe Weiß ist aus einer breiten Palette von Spektralfarben verschiedenster Wellenlängen aufgebaut. Eine Laserdiode kann aber nur Licht in einem eng umgrenzten Wellenlängenbereich emittieren. Darum ist die Erzeugung weißen Laserlichts mit nur einer Laserdiode nicht möglich. Es gibt aber vielversprechende Forschungsansätze für den Bau eines „weißen Lasers“, der gleichzeitig rotes, grünes und blaues Licht abstrahlt. Durch additive Farbmischung lässt sich das emittierte Licht zu weißem Licht zusammenfügen.

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