Laser

Jedes dieser Merkmale zeichnet den Laser aus und eröffnet neue Anwendungsmöglichkeiten in Medizin, Wissenschaft, Unterhaltungselektronik, Holographie, Nachrichtentechnik oder Materialbearbeitung. Laser unterscheiden sich in ihrer Größe und insbesondere in der Frequenz der von ihnen emittierten Strahlung. Die Emission von Laserlicht resultiert aus der Wechselwirkung der Atome zwischen Molekülen des jeweiligen laseraktiven Materials (aktives Medium) und Photonen. Laser werden in der Regel nach ihren aktiven Medien klassifiziert: Gas-, Flüssig-, Festkörper-, Halbleiter - (Dioden) und Plasma-Röntgenlaser.
Die theoretischen Grundlagen des Laserprinzips wurden bereits 1917 von Albert Einstein   (Albert Einstein war ein in Deutschland geborener theoretischer Physiker) n die Quantentheorie  (Quantenmechanik, einschließlich Quantenfeldtheorie, ist ein Zweig der Physik, der die fundamentale Theorie der Natur in kleinen Maßstäben und niedrigen Energien von Atomen und subatomaren Teilchen ist)  Licht, aber ihre praktische Bedeutung wurde erst Jahrzehnte später erkannt. Theodore Harold Maiman  (Theodore Harold “Ted” Maiman war ein amerikanischer Ingenieur und Physiker, dem die Erfindung des ersten funktionierenden Lasers zugeschrieben wird) war in der Lage, den ersten Laser, einen Rubinlaser, der tiefrotes Licht emittiert, technisch zu realisieren. Heute gibt es eine Vielzahl unter

schiedlicher Lasertypen, so dass nicht nur für den sichtbaren Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums geeignete Lasersysteme zur Verfügung stehen. (Das elektromagnetische Spektrum ist der Sammelbegriff für alle bekannten Frequenzen und deren verbundene Wellenlängen der bekannten Photonen) Wie das Licht aller anderen Lichtquellen ist Laserlicht eine elektromagnetische Strahlung, die sich in Wellenform ausbreitet. Zu den besonderen Merkmalen des Lasers gehören:Monochromasie und Kohärenz.

Jede dieser Farben zeigt ein relativ breites Band im Frequenzbereich. Mit Laserstrahlung haben alle Wellenzüge fast die gleiche Frequenz oder nur eine einzige Wellenlänge. Laserlicht ist also spektral schmalbandig oder monochrom (monochromatisch). Es gibt Laser, die im Prinzip nur eine einzige feste Frequenz emittieren, und solche, die sogar einzelne Wellenlängen mit extrem kleinen Linienbreiten innerhalb eines bestimmten Spektralbereichs auswählen können (z.B. Farbstofflaser). Diese Wellenlängen werden mittels im Laser integrierter Prismen oder Gitter ausgewählt (Wellenlängenabstimmbarkeit). Spezielle Techniken ermöglichen es, den Spektralbereich zu ergänzen oder zu erweitern. So kann die emittierte Laserfrequenz vervielfacht werden, wenn das Licht durch geeignete Kristalle geschickt wird. Die Intensität des Laserlichts wird jedoch deutlich reduziert.

Sie treten gleichzeitig auf und bewegen sich in die gleiche Richtung, d.h. sie sind zeitlich und räumlich kohärent. Da sich die vielen parallelen Wellenzüge kongruent, d.h. in Phase, überlappen, wird eine hohe Laserstrahlungsintensität erreicht, wenn sich die Wellenzüge überlappen (Interferenz). Diese Phaseninterferenz der Wellenzüge erfordert eine maximale Addition der Wellenberge (Amplituden).

Im Gegensatz zu einer herkömmlichen Lampe (Taschenlampe) weist ihre räumliche Ausdehnung auch in der Ferne nur eine sehr geringe Strahldivergenz auf. Dadurch kann der Laserstrahl in Lichtleitern über größere Entfernungen geführt werden. Dies ermöglicht eine flexible Strahlführung und exakte Positionierung des Strahls. Durch die geringe Strahldivergenz ist es möglich, den Laserstrahl mit Linsen auf einen Punkt zu fokussieren, dessen Durchmesser auf die Größenordnung der Laserwellenlänge reduziert werden kann. Eine Eigenschaft, die insbesondere in der präzisen industriellen Materialbearbeitung (Bohren, Schneiden; – Laser in der Produktion) und in der Medizin (z.B. Laserskalpell; (Ein Laserskalpell ist ein Skalpell für die Chirurgie, Schneiden oder Abtragen lebender biologischer Gewebe durch die Energie des Laserlichts) – Laser in der Medizin) verwendet wird. Neben der geringen Strahldivergenz (Die Strahldivergenz eines elektromagnetischen Strahls ist ein Winkelmaß für die Vergrößerung des Strahldurchmessers oder -radius mit Abstand von der optischen Apertur oder der Antennenapertur, aus der der elektromagnetische Strahl austritt) profitieren Anwender von der relativ hohen Ausgangsintensität, die durch Bündelung weiter erhöht wird. Die Intensität der Strahlung wird auch durch die Arbeitsweise des Lasers bestimmt. Es gibt Lasersysteme, die kontinuierlich Strahlung emittieren und solche, die Licht in kurzen Pulsen emittieren. Im normalen Pulsbetrieb beträgt die Pulsdauer 10 -3 s bis 10 9 s. Beide Betriebsarten sind mit dem Kohlendioxid -Laser (CO2-Laser) möglich. Im Dauerbetrieb (daürstrich-Betrieb) erreicht dieser Laser Leistungen von mehreren 10 kW und im Impulsbetrieb von 100 W bis 1012 W. Solche hohen Spitzenleistungen lassen sich jedoch nur mit zusätzlichen speziellen technischen Verfahren wie dem so genannten Q-switching a (Q-switching, manchmal auch als Riesenpulsbildung oder Q-spoiling bezeichnet, ist eine Technik, mit der ein Laser zur Erzeugung eines gepulsten Ausgangsstrahls eingesetzt werden kann) und der Modenkopplung, bei der die Ausgangsleistung durch Reduktion der Strahlungstür erhöht wird. So können heute extrem kurze, intensive Lichtimpulse im Bereich von 10-12 s bis 10-15 s erzeugt werden.

Dies bedeutet, dass eine Lichtverstärkung durch eine erzwungene Emission von Strahlung (stimulierte oder induzierte Emission) verursacht wird. Dieser Prozess wird durch die atomare Struktur der aktiven Medien bestimmt, insbesondere die Energiezustände (Energieniveaus) oder die Elektronenverteilung innerhalb der Atome. Wenn das Elektron und damit das Atom angeregt werden (z.B. durch Licht), muss die Frequenz des Photons (kleinstes Energieteilchen der elektromagnetischen Strahlung) (In der Physik bezieht sich die elektromagnetische Strahlung auf die Wellen des elektromagnetischen Feldes, die sich durch den Raum ausbreiten und elektromagnetische Strahlungsenergie tragen) genau der Energiedifferenz zwischen E zwei Energieniveaus entsprechen.
► Spontane Emission: Im angeregten Zustand bleibt das Elektron  (Das Elektron ist ein subatomares Teilchen, Symbol oder, mit einer negativen elektrischen Elementarladung) für etwa 10-8 s stehen und springt dann spontan in den unteren Bereich, den Grundzustand des Atoms, zurück. Das ursprünglich absorbierte Photon wird spontan in jede beliebige Raumrichtung abgegeben. In einer herkömmlichen Lichthülle werden viele Atome oder Moleküle gleichzeitig angeregt, aber der Übergang in den Grundzustand erfolgt statistisch, so dass Wellenzüge zu unterschiedlichen Zeiten und in alle Raumrichtungen emittiert werden. Diese Strahlung ist inkohärent.
► Stimulierte Emission: Wird ein zweites Photon mit der gleichen Frequenz wie das erste bestrahlt, werden sowohl das absorbierte als auch das zweite Photon gleichzeitig vom Atom emittiert. (Ein Atom ist die kleinste Einheit der gewöhnlichen Materie, die die Eigenschaften eines chemischen Elements hat) Eine Emission wird erzwungen, d.h. angeregt oder induziert, bevor das absorbierte erste Photon spontan emittiert wird. Bei der stimulierten Emission sind die Emissionsrichtungen sowie die Phasen und Wellenlängen der beiden Photonen gleich. Das emittierte Licht ist kohärent und intensiv. Die beiden emittierten Photonen können nun wiederum zwei angeregte Elektronen synchron zur stimulierten Emission induzieren. (Stimulierte Emission ist der Prozess , bei dem ein einfallendes Photon einer bestimmten Frequenz mit einem angeregten Atom -Elektron interagieren kann, wodurch es auf ein niedrigeres Energieniveau sinkt) Dieser Prozess führt zu einem lawinenartigen Anstieg der Photonenzahl. (Ein Photon ist ein Elementarteilchen, das Quantum des elektromagnetischen Feldes einschließlich elektromagnetischer Strahlung wie Licht und der Kraftträger für die elektromagnetische Kraft). Der Laser arbeitet als Lichtverstärker.

Der dritte Prozess allein wäre der Idealfall, aber spontane Emission  (Spontane Emission ist der Prozess , bei dem ein quantenmechanisches System von einem angeregten Energiezustand in einen niedrigeren Energiezustand übergeht und ein Quant in Form eines Photons emittiert) und Absorptionsprozesse mit stimulierter Strahlung konkurrieren. Die induzierte Emission kann jedoch begünstigt werden, wenn sich mehr Atome im angeregten Zustand t befinden (In der Quantenmechanik ist ein angeregter Zustand eines Systems jeder Quantenzustand des Systems, der eine höhere Energie hat als der Grundzustand) han im Grundzustand. Diese Verteilung ist Voraussetzung für die Erzeugung kohärenter Strahlung. (Ein Laser ist ein Gerät, das Licht durch einen Prozess der optischen Verstärkung ausstrahlt, der auf der stimulierten Emission von elektromagnetischer Strahlung beruht. Die Inversionsbedingung kann durch ein drei- oder vierstufiges Lasersystem realisiert werden. Im dreistufigen Laser s (In der Wissenschaft, insbesondere der statistischen Mechanik, tritt eine Populationsinversion auf, während ein System in einem Zustand existiert, in dem sich mehr Mitglieder des Systems in höheren, angeregten Zuständen befinden als in niedrigeren, nicht angeregten Energiezuständen) ystem (z.B. Rubinlaser), (Ein Rubinlaser ist ein Festkörperlaser, der einen synthetischen Rubinkristall als Verstärkungsmedium verwendet) die Elektronen werden durch Licht in die Ebene E3 gepumpt, wechseln strahlungsfrei in die obere Laserebene E2, in der es nun viel mehr Elektronen gibt als im Grundzustand E (Der Grundzustand eines quantenmechanischen Systems ist sein niederenergetischer Zustand; die Energie des Grundzustandes wird als Nullpunktenergie des Systems bezeichnet) 1. Eine Inversion ist aufgetreten, weil die Elektronen in der oberen Laserebene  (Bei der Vermessung und Konstruktion ist die Laserebene ein Kontrollwerkzeug, bestehend aus einem Laserstrahlprojektor, der auf einem Stativ befestigt werden kann, das entsprechend der Genauigkeit des Gerätes nivelliert wird und einen festen roten oder grünen Strahl entlang der horizontalen und/oder vertikalen Achse projiziert) oder eine relativ lange Zeit, bis sie die Emission von Laserstrahlung stimulieren. Fast alle Lasertypen basieren jedoch auf vierstufigen Systemen, da diese zur Inversionserzeugung weniger Pumpleistung benötigen.

► Pumpqülle (Energieversorgung): Diese liefert die Energie, die zur Erzeugung der Inversion benötigt wird, je nach Lasertyp, z.B. durch Lichtquellen (Blitzlampen oder einen zweiten Laser), durch eine Gasentladung, durch chemische oder elektrische Anregung.
► Resonator: Diese besteht aus einer Spiegelanordnung und dient zur Rückführung der Laserstrahlung. Die Laserstrahlung wird zwischen zwei oder mehr hochreflektierenden Spiegeln aufgebaut und verstärkt, die dann durch einen teiltransparenten Spiegel entkoppelt werden.

Gegenüber herkömmlichen Lichtquellen hat der Laser folgende Vorteile: spektrale Reinheit, d.h. Laserlicht hat eine feste Wellenlänge, Parallelität der Strahlung, die daher leicht fokussiert (gebündelt) werden kann, und die Erzeugung von kurzen, energiereichen Pulsen, wodurch er sich besonders für medizinische Anwendungen eignet. Laser werden hauptsächlich in den Bereichen Chirurgie, Ophthalmologie, Gerüchtstherapie, Gynäkologie, (Gynäkologie oder Gynäkologie ist die medizinische Praxis, die sich mit der Gesundheit der weiblichen Fortpflanzungsorgane und der Brüste befasst), (Urologie, auch bekannt als Urologie) eingesetzt, ist der Zweig der Medizin, der sich auf chirurgische und medizinische Erkrankungen der männlichen und weiblichen Harnwege und der männlichen Fortpflanzungsorgane konzentriert) Dermatologie a (Dermatologie ist der Zweig der Medizin, der sich mit Haut, Nägeln, Haaren und ihren Erkrankungen befasst) und HNO-Medizin. In der Medizin werden sowohl Gas- als auch Festkörperlaser eingesetzt. Grundsätzlich muss für jede Anwendung eines Lasers geklärt werden, ob sein Einsatz im Gegensatz zu einer herkömmlichen Methode wirtschaftlich und unkompliziert ist.

Absorptionseffekte lassen sich nach Intensität und Einwirkzeit der Strahlung klassifizieren. Der thermische Effekt, der das Gewebe erwärmt, wird am häufigsten in der Lasermedizin genutzt. (Lasermedizin besteht im Einsatz von Lasern in der medizinischen Diagnostik, Behandlung oder Therapie, wie z.B. der Laser -Photodynamischen Therapie) Bei etwa 60 °C werden die Zellen abgetötet und das Protein c (Proteine sind große Biomoleküle oder Makromoleküle, bestehend aus einer oder mehreren langen Ketten von Aminosäureresten) oaguliert. Dieser Effekt verhindert Blutungen und sorgt für einen aseptischen (keimfreien) Wundverschluss. Bei 100 °C trocknet das Gewebe durch Verdunstung von Wasser aus, bei höheren Temperaturen wird das Gewebe schließlich verkohlt und durch Vergasung bei 300 °C und darüber entfernt. Wenn ein solcher Laserstrahl bewegt wird, erzeugt er einen Schnitt. Verdampfung und Vergasung erfordern eine höhere Intensität, aber kürzere Belichtungszeit der Laserstrahlung als die Koagulation. Ein weiterer Absorptionseffekt ist die Ablation. Das bestrahlte Gewebe wird durch kurze Hochleistungsimpulse in den gasförmigen Zustand überführt, verdampft und somit entfernt. Störung ist ein Absorptionseffekt, der bei noch höheren Intensitäten auftritt. Die Strahlung ist so stark, dass Elektronen einzelner Atome aufgelöst werden. Dabei entsteht ein expandierendes Plasma (Plasma ist einer der vier Grundzustände der Materie, die anderen sind fest, flüssig und gasförmig), das wiederum eine Druckwelle mit einer Amplitude von bis zu 600 bar erzeugt. Plasma und Druckwelle eignen sich zur Zerstörung von Hartstoffen (- Stoßwellenlithotripsie). Ein weiterer Absorptionseffekt ist die photochemische Reaktion, (Photochemie ist der Zweig der Chemie , der sich mit der chemischen Wirkung von Licht beschäftigt), bei der schwache Strahlung eingesetzt wird, um chemische Reaktionen im Gewebe auszulösen. Die Absorption ist abhängig von der Wellenlänge und der Art des Gewebes. Je größer die Absorption, desto geringer die Eindringtiefe der Strahlung und desto größer die Wirkung in einem bestimmten Volumen. Je nach Gewebeart und gewünschter Eindringtiefe muss die Wellenlänge und Intensität des Lasers gewählt werden.

Ein typischer Schneidlaser ist der CO2-Laser (Kohlendioxid -Laser). Sie hat eine geringe Eindringtiefe und erzeugt somit einen präzisen Schnitt. Die Schnitttiefe beträgt je nach Leistung und Geschwindigkeit bis zu 10 mm. Eine Koagulationszone verschließt die Wunde um den Schnitt. Ein typisches CO2-Lasersystem besteht aus einem Netzteil, (Ein Netzteil ist ein elektronisches Gerät, das elektrische Energie an eine elektrische Last liefert) Gasversorgungsflaschen für den Laser, dem eigentlichen Laserrohr mit Wasserkühlung, einem Spiegelgelenkarm zur Strahlführung, einem Handstück, einem Fußschalter und einem Computer mit Bedienkonsole, die Leistung des Lasers und der Pulstür kann eingestellt werden. Da der Infrarotstrahl des CO2-Lasers unsichtbar ist, ist ein roter Strahl eines schwachen Helium -Neon-Lasers  (Ein Helium -Neon-Laser oder HeNe-Laser, ist eine Art Gaslaser, dessen Verstärkungsmedium aus einer Mischung von Helium und Neon innerhalb einer Kapillarröhre mit kleiner Bohrung besteht, die in der Regel durch eine elektrische Gleichstromentladung angeregt wird).

Im ersten Strahlengang wird konventionelles Licht ins Innere des Auges gebracht, im zweiten beobachtet der Arzt das innenbeleuchtete Auge und im dritten Strahlengang wird der eigentliche Laserstrahl parallel zum ersten oder zweiten gekoppelt. Laser können beispielsweise eingesetzt werden, um eine Ablösung der Netzhaut von der Lederhaut zu verhindern, indem die Netzhaut mit der Lederhaut b verschweißt wird (Die Dermis oder Lederhaut ist eine Hautschicht zwischen der Epidermis und dem Unterhautgewebe, die hauptsächlich aus dichtem, unregelmäßigem Bindegewebe besteht und den Körper vor Stress und Belastung schützt). Katarakte, bei denen die Linse trüb und verhärtet ist, können ebenfalls mit der Lasertechnik behandelt werden. Die harte Linse wird durch Ablation zerstört und durch ein künstliches Implantat ersetzt.
In den letzten Jahren haben sich Laseranwendungen in der Fertigungstechnik zu einer Technologie entwickelt, die einen festen Platz in verschiedenen technischen Bereichen wie Feinmechanik, Optik, Elektronik und Halbleitertechnik einnimmt.

Temperaturen von mehreren tausend Grad können innerhalb von Millisekunden oder Mikrosekunden auftreten. Je nach Stärke und Art der Bestrahlung schmilzt oder verdampft das Material. Laser können eingesetzt werden, um Oberflächen unterhalb der Schmelztemperatur zu härten. Nach dem Schmelzen können Materialien geschweißt, legiert und etikettiert werden. Die Verdampfung  (Verdampfung ist eine Art der Verdampfung einer Flüssigkeit, die von der Oberfläche einer Flüssigkeit in eine Gasphase erfolgt, die nicht mit der verdampfenden Substanz gesättigt ist)  das Material kann zum Bohren von Löchern, zum Schneiden von Drähten oder, wenn das Material bewegt wird, zum Fräsen von Schlitzen verwendet werden. Verdampftes Material kann auch zur Herstellung dünner Schichten und Beschichtungen verwendet werden.

3.2 Neben der oft höheren Produktqualität bietet die Laserfertigung weitere entscheidende Vorteile gegenüber herkömmlichen Verfahren: ► Berührungsloses und nahezu kräftefreies Strahlen eliminiert den üblichen Werkzeugverschleiß. Auch harte und spröde Materialien können problemlos bearbeitet werden, ohne dass das Werkstück gespannt werden muss.
► Der Laserstrahl kann Profile jeder Form schnell und sauber herstellen, meist ohne Nachbearbeitung.
► Es gibt Bearbeitungsverfahren, die nur mit dem Laser möglich sind. Dazu gehört unter anderem das Schweißen von Elektroden in Vakuumröhren durch das Glas .
► Die Laserstrahlung wird einfach über Spiegel und Quarzfasern geführt. Dies ermöglicht flexible Arbeitsmethoden, insbesondere in Verbindung mit Robotersystemen.
Während des Bearbeitungsprozesses können jedoch gasförmige Schadstoffe entstehen, die abgesaugt werden müssen.

Der Kohlendioxid -Laser ((Der Kohlendioxid -Laser war einer der ersten zu entwickelnden Gaslaser) CO2-Laser) ist die bisher wichtigste Strahlquelle für die Produktion. Er arbeitet im Infrarotbereich und wird sowohl kontinuierlich als auch gepulst betrieben. Er hat einen guten Wirkungsgrad von bis zu 20 %. Sein Strahl kann unter 1/10 Millimeter gebündelt werden, was zu enormen Leistungsdichten bei hohen Ausgangsleistungen führt. Mit Stahlblechen können Schneid- und Schweißgeschwindigkeiten von mehreren Metern pro Minute erreicht werden. Der CO2-Laser wird hauptsächlich für die Bearbeitung mittlerer und großer Werkstücke eingesetzt, wobei sich eine Vielzahl von Anwendungen nach wie vor auf Schneid- und Schweißarbeiten sowie die Materialhärtung in der Automobilindustrie und deren Zulieferern konzentriert. Industrielle CO2-Laser sind relativ großvolumige Geräte. Kosten und Instrumentierung setzen daher gewisse Grenzen für die Anwendungen.

Der Neodym-Laser  (Nd:YAG ist ein Kristall, der als Lasermedium für Festkörperlaser verwendet wird) lso arbeitet im Infrarotbereich, jedoch mit geringerer Wellenlänge und Strahlleistung. Er wird hauptsächlich im Impulsbetrieb betrieben. Dieser Laser wird vor allem in der Feinmechanik, Optik und Elektronik eingesetzt, da seine Strahlung durch seine geringe Wellenlänge noch stärker fokussiert werden kann. (In der Physik ist die Wellenlänge einer sinusförmigen Welle die räumliche Periode der Welle – der Abstand, über den sich die Wellenform wiederholt). Neodym (Neodym ist ein chemisches Element mit dem Symbol Nd und der Ordnungszahl 60) wird auch verwendet, um z.B. Gläser oder Schmuck durch Schmelzen oder Verdampfen zu kennzeichnen. Darüber hinaus kann die Strahlung leicht durch Quarz (Quarz ist ein Mineral aus Silizium und Sauerstoffatomen in einem kontinuierlichen Rahmen von SiO4 Silizium-Sauerstoff-Tetraeder, wobei jeder Sauerstoff zwischen zwei Tetraeder geteilt wird, so dass eine allgemeine chemische Formel von SiO2) , so dass es direkt an Industrieroboter gekoppelt werden kann.

Der Excimer-Laser e (Ein Excimer-Laser, auch Exciplex-Laser genannt, ist eine Form des Ultraviolett-Lasers, der häufig bei der Herstellung von mikroelektronischen Bauelementen, halbleiterbasierten integrierten Schaltungen oder “Chips”, Augenchirurgie und Mikrobearbeitung eingesetzt wird) mit seiner hochenergetischen, kurzwelligen UV-Strahlung in kurzen Pulsen von nur wenigen Nanosekunden Länge. Es kann bis unter einen Mikrometer gebündelt werden und wird hauptsächlich zum Trennen von Mikrostrukturen oder zum Bohren feinster Löcher, z.B. für Siebe und Düsen, eingesetzt. In der Mikroelektronik wird gepulste Strahlung zum Aufbau von Mikrostrukturen in der Halbleitertechnologie (Halbleiter sind kristalline oder amorphe Festkörper mit ausgeprägten elektrischen Eigenschaften) verwendet. Die Möglichkeit, ganze Schaltkreise aus Mikrochips durch Photoablation (Photoablation ist der Einsatz von Licht oder Laser zur Zerstörung von Geweben) zu bearbeiten, ist richtungsweisend.

Die bisher völlig gleichmäßige Objektwelle, die vom Objekt reflektiert wird, hat nun eine charakteristische Verformung in Form eines komplizierten Raummusters und fällt auf eine Fotoplatte. Diese wird gleichzeitig mit einem ungestörten Teil des ursprünglichen Laserstrahls (Referenzwelle) beleuchtet, der über einen Spiegel geführt wird und von der Seite auf die Fotoplatte fällt. Beide Wellenfronten überlappen sich auf der Fotoplatte. Nach der Entwicklung sieht man darauf ein Muster von Linien und Kreisen von extrem geringem Abstand, das Hologramm, das vom Auge nicht als Objekt erkannt werden kann. Zusätzlich zur Intensität enthält es auch die Phase der Wellenfront r (In der Physik ist eine Wellenfront der Ort von Punkten, die durch die Ausbreitung der Position der gleichen Phase gekennzeichnet sind: eine Ausbreitung einer Linie in 1D, eine Kurve in 2D oder eine Oberfläche für eine Welle in 3D), die vom Objekt reflektiert wird. Voraussetzung für diese Technik ist, dass die geteilten Lichtstrahlen eine feste Phasenbeziehung haben, die nur von der Objektoberfläche beeinflusst werden darf.

Das Laserlicht wird durch das Muster auf der Hologrammplatte so beeinflusst, dass die Wellen in Phase und Intensität so weiterlaufen, als kämen sie vom aufgenommenen Objekt. Ein virtuelles Bild erscheint dort, wo sich das Objekt befand, als das Bild aufgenommen wurde. Das Auge , das von hinten durch das Hologramm scheint, kann das Objekt sehen und nicht mehr zwischen Realität und Bild unterscheiden. Der Betrachter kann das Bild aus verschiedenen Perspektiven betrachten, indem er seinen Kopf bewegt und so seine räumliche Tiefe erfasst. Gleichzeitig wird ein Teil der betroffenen Wellenfront hinter dem Hologramm (Holographie ist die Wissenschaft und Praxis der Herstellung von Hologrammen) während der Rekonstruktion in Pixel gebündelt. Dadurch entsteht ein reales, dreidimensionales Bild auf der Betrachterseite, das auf einer Fotoplatte gespeichert werden kann, allerdings mit Verlust an räumlicher Tiefe.

Prinzipiell fallen Objekt- und Referenzwellen von gegenüberliegenden Seiten auf eine Fotoschicht, wobei sich die holografische Struktur in der Tiefe der Schicht ausbreitet. Wird eine Kombination aus mehreren verschiedenfarbigen Lasern verwendet, erzeugt jede Farbe ihre eigene Struktur im Volumen der Schicht. Bei der Rekonstruktion mit weißem Licht wird genau die für das Bild verwendete Farbe herausgefiltert. Da mehrere Bilder gleichzeitig auf einer Fotoplatte gespeichert werden können, kann die Platte während der Aufnahme oder Wiedergabe leicht gedreht werden, um eine Reihe von unabhängigen Hologrammen zu erstellen oder wiederzugeben.