Echter gelber Laser revolutioniert Behandlung von Augen- und Hautkrankheiten
Halbleiterlaser oder Laserdioden sind in vielen technischen Geräten und Einrichtungen vom CD-Spieler über Laserpointer bis hin zu Laserdruckern und optischen Kommunikationsnetzwerken zu finden. Da sie die kleinsten Laser sind, heben sie sich durch eine kleine Spotgröße, Monochromatizität, hohe Lichtdichte und Kohärenz hervor. Aufgrund ihrer kontinuierlich verbesserten Effizienz und Robustheit werden sie weiterhin serienmäßig gefertigt und letztlich die alten Technologien ersetzen.
Einsatz von Lasern in der Medizin
Die Hochleistungs-Halbleiterdiodenlasertechnik kann in einer Vielzahl medizinischer Anwendungen zum Einsatz kommen, bei denen bislang Festkörperlaser die einzige Lösung darstellten. Sichtbares Hochleistungslicht emittierende Laser sind in medizinischen (therapeutischen) Anwendungen sehr beliebt, da dieses Licht zum Großteil von organischer Substanz absorbiert wird. Folglich kamen in den meisten medizinischen Lasergeräten bisher komplizierte, kostspielige und empfindliche Lasersysteme wie diodengepumpte Festkörperlaser zum Einsatz. Dennoch unterliegen diese Laser Einschränkungen und sind nicht in der Lage, bestimmte Wellenlängen im sichtbaren Spektrum zu emittieren, die für die Behandlung einiger Krankheiten äußerst wichtig sind. „Laser haben in vielen Anwendungsbereichen einen festen Platz. Es gibt jedoch Wellenlängen, für die entweder keine oder bestenfalls nur sehr große und kostenintensive Systeme existieren. Bei gelben Hochleistungslasern, die als nächster Schritt in der medizinischen Laserbehandlung von Augenerkrankungen angesehen werden, ist genau das der Fall“, erläutert Oliver Hvidt, Koordinator des EU-finanzierten Projekts CoDiS. Dieser Spektralbereich ist jedoch, zumindest wenn eine hohe Ausgangsleistung, Energieeffizienz und Strahlqualität gefordert sind, relativ schwer zugänglich.
Das Gelbe finden
Die nichtlineare Optik bietet wertvolle Möglichkeiten, um die Lücken im Laserspektrum zu schließen: Dank Frequenzverdopplung können Nahinfrarotlaser sichtbares Licht erzeugen. CoDiS plante, mithilfe von Diodenlasern mit Trapezstruktur über den Mechanismus der Frequenzverdoppelung sichtbares Licht gewünschter Wellenlängen zu emittieren. Den Forschenden gelang ein Durchbruch bei der Trapez-Diodenlasertechnik, die den gelben Teil des Spektrums (577 nm) emittiert. Der neue gelbe 3 W-Laser wurde für augenmedizinische Photokoagulationsbehandlungen entwickelt, bei denen geplatzte Blutgefäße an der Rückseite des Auges versiegelt werden. Die gelbe Wellenlänge gilt als ideal für dieses Vorgehen, da sie eine maximale Absorption im Blut ermöglicht. „Im Vergleich zu den existierenden Photokoagulationssystemen, die im grünen Teil des Spektrums arbeiten, weist gelbes Licht eine höhere Absorption im Hämoglobin und eine geringere Absorption im Melanin auf. Infolgedessen wird mehr Energie an die Zielblutgefäße abgegeben, während das umliegende Gewebe weniger ungewollten Schädigungen ausgesetzt wird“, erklärt Hvidt. Die gelbe Wellenlänge und der Leistungsbereich sind auch für einige Anwendungen in der Dermatologie von Nutzen.
Bereit für den triumphalen Einzug auf den Markt
Der gelbe CoDiS-Trapez-Diodenlaser ist kleiner, robuster und energieeffizienter als die Technologie der Konkurrenz. Somit kann das System in kompakte, tragbare und kostengünstigere medizinische Lasergeräte integriert werden. Das Projektteam konnte das Trapez-Diodenlasersystem mit Erfolg in ein Lasergerät integrieren. Bei Versuchen mit der Technik am Tierauge konnten zudem positive Behandlungsergebnisse erzielt werden. „Etliche heute auf dem Markt erhältliche Laser können einen grünlich-gelben Strahl erzeugen, aber ein echtes gelbes 577 nm-Laserlicht ist schwer zu realisieren, und wenn überhaupt, dann nur zu sehr hohen Kosten“, erläutert Hvidt abschließend. In beschleunigten Lebensdauerprüfungen wurde die stabile und zuverlässige Langzeitleistung des gelben Trapez-Diodenlasers nachgewiesen. All dies lässt darauf hoffen, dass die Technik schon sehr bald die kommerzielle Phase erreichen wird.
Schlüsselbegriffe
CoDiS, Diodenlaser mit Trapezstruktur, Trapez-Diodenlaser, Diodenlaser, gelber Laser, Halbleiterlaser, Photokoagulation, Augenerkrankungen, Dermatologie
