Wissenschaft & Technologie · A.R.C. Akademie

Vom Lichtquant zur klinischen Anwendung.

Die wissenschaftlichen Grundlagen unserer Lasertechnologie — von der stimulierten Emission bis zur präzisen Halbleiterfertigung. Fundiertes Wissen, das jede klinische Entscheidung absichert.

5 ThemenLive-DiagrammeKlinische Belege
Aufbau eines Lasers · Schematisch
100 % REFLEKTORTEILDURCHLÄSSIGAKTIVES MEDIUMNd:YAG · KTP · HalbleiterLASER BEAMoptische LeistungENERGIEQUELLEelektrische LeistungWIRKUNGSGRADη=optische Leistungelektrische LeistungOutput / Input
01 · LASERGRUNDLAGEN

Drei Komponenten erzeugen kohärentes Licht.

Ein Laser ist ein Gerät, das monochromatisches, kohärentes und fokussiertes Licht durch stimulierte Emission erzeugt. Dabei wird eine optische Welle in einem aktiven Medium so lange verstärkt, bis ein scharf gerichteter Strahl austritt.

01

Aktives Medium

Kristall, Halbleiter oder Gas — erzeugt die Laserstrahlung durch stimulierte Emission.

02

Energiequelle

Pumpdiode oder Blitzlampe — ruft im aktiven Medium eine Besetzungsinversion hervor.

03

Resonator

Zwei Spiegel verstärken die Lichtwelle bei jedem Durchgang — einer ist teildurchlässig.

Laserprinzip · Stimulierte Emission

Ein Photon erzeugt zwei.

Beim Pumpvorgang werden Atome im aktiven Medium so lange angeregt, bis eine Besetzungsinversion erreicht ist. Trifft dann ein Photon auf ein angeregtes Atom, wird ein zweites Photon ausgelöst — gleicher Richtung, Frequenz, Phase und Polarisation. Beide sind kohärent.

Dieser Vorgang wiederholt sich im Resonator dauerhaft, bis ein kohärenter Laserstrahl durch den teildurchlässigen Spiegel austritt.

Drei Übergänge im Vergleich
Spontane EmissionE₁E₂1× hνAnregungE₁E₂0× hνStimulierte EmissionE₁E₂2× hν
02 · WISSENSCHAFTLICHE BEITRÄGE UNSERER A.R.C. AKADEMIE STUDENTEN

Lasertypen — fünf Wellenlängen, fünf Plattformen.

Vom blauen TruBlue bei 445 nm bis zum Nd:YAG bei 1064 nm. Jedes ARC-System ist auf eine konkrete klinische Aufgabe optimiert. Was unterscheidet die Plattformen technisch — und wo werden sie eingesetzt?

ARC Lasertypen im Spektrum
400
500
700
1.000
2.000
5.000
10.000
Wellenlänge (nm) · log-Skala
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1064 nm
1064 nmOphthalmology

Q-Las

Nd:YAG · Festkörperlaser

Der Q-Las gehört zu der Laserkategorie – Festkörperlaser.

Genauer gesagt, handelt es sich bei diesem ophthalmologischen Laser um einen Nd:YAG-Laser (Neodym-dotierter Yttrium-Aluminium Granat). Dieser wird durch eine Laserdiode (µ-Chip Technologie) optisch gepumpt. Die Nd³⁺-Ionen im YAG-Kristall werden durch Absorption des Lichts der Diode angeregt, bis die Schwelle der Besetzungsinversion erreicht ist. Der Kristall ist dann bereit, Laserstrahlung zu erzeugen.

Um die spontane Emission einzufangen, wird der Nd:YAG-Kristall in eine resonante optische Kavität aus zwei parallelen Spiegeln eingebettet: einer vollständig reflektierend, der andere teilweise durchlässig.

Die Photonen bewegen sich zwischen den Spiegeln hin und her und lösen aufeinanderfolgende stimulierte Emissionen aus. Dieser Prozess verstärkt das Licht so lange, bis ein kohärenter, kollimierter und monochromatischer Laserstrahl (1064 nm) durch den teildurchlässigen Spiegel austritt.

Die Technologie des Diodenpumpens unterscheidet den Q-Las vom Wettbewerb.

µ-Chip TechnologieBis 10 HzBurst-Modus 4 Hz
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532 nm
532 nmOphthalmology

Cito 532

SLT · Frequenzverdoppelter Festkörperlaser

Der CITO 532 gehört zu der Laserkategorie – Festkörperlaser.

Genauer gesagt ist der SLT-Laser CITO 532 ein ophthalmologischer frequenzverdoppelter Laser (Erzeugung der zweiten Harmonischen), der ebenfalls mit µ-Chip Technologie arbeitet.

Neben einem Nd:YAG-Kristall (Q-Las) enthält der CITO zusätzlich auch einen KTP-Kristall (Kaliumtitanyl-phosphat). KTP ist ein nichtlinearer optischer Kristall ohne Inversionszentrum und weist herausragende optische und elektrooptische Eigenschaften auf. Ein primärer Laserstrahl, der durch den Nd:YAG erzeugt wird, durchläuft den KTP-Kristall, in dem der Effekt der zweiten Harmonischen eintritt. Die Photonen interagieren im KTP, wodurch neue Photonen mit doppelter Energie entstehen — also doppelte Frequenz oder halbe Wellenlänge. Der infrarote 1064 nm-Strahl wird so effizient in einen sichtbaren grünen Strahl bei 532 nm umgewandelt.

Die Technologie des Diodenpumpens wird auch beim CITO angewandt und unterscheidet uns vom Wettbewerb.

KTP-Kristall2. Harmonische10 Hz
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1064 nm
1064 nmOphthalmology

Cetus NanoLaser

Q-Switch Nd:YAG · Festkörperlaser

Der Cetus NanoLaser ist ein Festkörperlaser.

Genauer gesagt handelt es sich um einen aktiv gütegeschalteten (Q-Switch) Nd:YAG-Laser, der bei 1064 nm im nahen Infrarotbereich arbeitet. Die Nd³⁺-Ionen im YAG-Kristall werden angeregt und setzen durch aktives Q-Switching hochintensive Nanosekunden-Pulse mit minimaler Wärmebelastung frei.

Anwendung findet der NanoLaser in der Ophthalmologie — genauer in der Kataraktchirurgie. Im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen wird der Cetus NanoLaser extern durch pneumatische Impulse einer Phako-Maschine ausgelöst, an die er über den Vitrektomie-Port angeschlossen ist. Der Fußschalter steuert die Laserschussrate über die Schnittfrequenz der Phako-Maschine — pro pneumatischem Impuls wird ein Laserimpuls abgegeben. Das macht ihn zu einem nahtlosen Upgrade bestehender Phako-Systeme.

Der Laserstrahl wird in der Titan-Spitze des Einweg-Handstücks absorbiert. Dadurch zündet ein Plasma und induziert eine Schockwelle, die beim Austritt aus der seitlichen Öffnung das okkludierte Linsenmaterial schonend zerkleinert — ohne dass der Laserstrahl das Auge erreicht. Eine präzise, energiearme und atraumatische Alternative zur herkömmlichen Phakoemulsifikation.

Q-SwitchNanosekundenPhako-kompatibel
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810 nm
810 nmOphthalmology

FOX IV 810

Diodenlaser

Der Laser FOX IV 810 basiert auf Diodenlaser-Technologie.

Diodenlaser erzeugen Licht durch Elektrolumineszenz: Wenn elektrischer Strom durch den p-n-Übergang der Diode fließt, rekombinieren Elektronen mit Defektelektronen (Löchern) und setzen Photonen frei. Diese werden in einem winzigen resonanten optischen Hohlraum durch stimulierte Emission verstärkt — ein kohärenter, monochromatischer und stark gerichteter Laserstrahl entsteht.

Diodenlaser sind kompakt, energieeffizient und ermöglichen schnelle Modulation. Die Emissionswellenlänge hängt vom verwendeten Halbleitermaterial ab, wodurch sich der Laserausgang präzise über ein breites Spektrum im nahen Infrarot abstimmen lässt, unter anderem bei 810 nm.

Damit ist der FOX IV 810 Diodenlaser ideal für präzise Anwendungen in Augenheilkunde, speziell bei transskleraler Glaukomtherapie, Netzhautkoagulation und der Tränenwegschirurgie geeignet.

p-n-Übergangschnelle Modulation810 nm NIR
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514 / 445 nm
514 / 445 nmOphthalmology · ENT

ArgonGreen · TruBlue

Präzisionsabgestimmte Halbleiterlaser

Die ArgonGreen- und TruBlue-Systeme von ARC Laser stellen einen bedeutenden Fortschritt in der Halbleiterlaser-Technologie dar. Im Gegensatz zu herkömmlichen Diodenlasern werden sie mit fortschrittlichen Halbleiterfertigungstechniken hergestellt, die überlegene Leistung und Präzision ermöglichen. Im sichtbaren Spektrum arbeitend, emittiert ArgonGreen eine scharf definierte grüne Wellenlänge bei 514 nm, während TruBlue einen reinen blauen Strahl bei 445 nm erzeugt. Beide Systeme liefern außergewöhnlich stabile und hochreine Ausgänge.

FOX 514 und Classic 514 bilden die ArgonGreen-Linie von ARC Laser — Tradition mit bahnbrechender Technologie für herausragende augenärztliche Versorgung. Argonlaser wurden traditionell gasbasiert und weit verbreitet für die Netzhaut-Photokoagulation eingesetzt; ARC Laser hat diese klassische Wellenlänge durch innovative Halbleitertechnologie und außergewöhnlich präzise Optiken neu interpretiert. ARC Laser ist das einzige Unternehmen, das 514-nm-Photokoagulationslaser mit dieser fortschrittlichen Halbleitertechnologie anbietet — die sanftere 514-nm-Wellenlänge sorgt für schonendere Koagulation, höheren Patientenkomfort und weniger Schmerzen.

TruBlue ist Pionier der leistungsstarken 445-nm-Wellenlänge und bietet eine einzigartige Kombination der Vorteile von KTP- und CO₂-Lasern in einem vielseitigen Gerät. Der WOLF 445 nm setzt einen neuen Standard in der HNO-Chirurgie und revolutioniert Operationssäle weltweit durch seine herausragende Leistung — speziell für fortgeschrittene HNO-Anwendungen entwickelt.

HalbleiterfertigungFlat-Top Profilstabil & hochrein
03 · µ-CHIP TECHNOLOGY LINE

Pumpdiode statt Blitzlampe — vier entscheidende Vorteile.

Anders als bei herkömmlichen Nd:YAG- und KTP-Lasern werden unsere Systeme der µ-Chip Technology Line durch eine spezielle Laserdiode angeregt. Das ergibt höhere Energieeffizienz, eine längere Lebensdauer und stabilere Emission.

01

Strahlführung

µ-CHIP TECHNOLOGYgerichtete StrahlungBLITZLAMPEStreustrahlung
µ-Chip

Pumpdioden emittieren eine gerichtete Strahlung, die gezielt in Richtung der aktiven Lasermediumscheibe geleitet wird.

Durch diese direkte Strahlführung wird nahezu die gesamte Lichtleistung effizient genutzt. Dies vereinfacht die optische Ausrichtung und macht das System wesentlich robuster. Pumpdioden ermöglichen ein stabileres Pumpen und gewährleisten so eine konstante Ausgangsleistung.

Blitzlampe

Im Gegensatz dazu emittiert eine Blitzlampe Licht in fast alle Richtungen. Das erfordert ein komplexes Sammelsystem und macht die Pumpkonfiguration sehr empfindlich.

Außerdem führt die intensive Emission der Lampe zu einem allmählichen Abbau (Degradierung/Zerstörung) ihrer Komponenten. Das verringert die Effizienz des Pumpvorgangs und mindert langfristig die Leistung des Lasers. Deshalb haben Blitzlampen eine zehnmal kürzere Lebensdauer als Pumpdioden.

02

Emissionsspektrum

µ-CHIP TECHNOLOGYIntensitätWellenlänge λAbsorptionsbereichNd:YAG-KristallschmalbandigBLITZLAMPEIntensitätWellenlänge λAbsorptionsbereichNd:YAG-Kristallbreitbandig · UV bis IR
µ-Chip

Das Emissionsspektrum einer Pumpdiode ist exakt auf das Absorptionsspektrum des Kristalls abgestimmt. Auch die Intensität ist angepasst.

Dadurch werden ein hoher Wirkungsgrad, minimale Verluste und eine geringe Wärmeentwicklung gewährleistet.

Blitzlampe

Im Gegensatz dazu ist das Emissionsspektrum einer Blitzlampe sehr breit und beinhaltet somit viele verschiedene Wellenlängen. Da das Absorptionsspektrum des Laserkristalls jedoch sehr schmalbandig ist, ist die Energieeffizienz gering und es entstehen hohe Verluste, da alle Anteile des Pumplichts außerhalb des Absorptionsspektrums nicht genutzt werden können.

Dies führt zu einer nicht unerheblichen Wärmeentwicklung. Zudem kann die hohe UV-Intensität einer Blitzlampe die Komponenten des Lasers beschädigen.

03

Energiestabilität

µ-CHIP TECHNOLOGYstabile EnergieBLITZLAMPEschwankend
µ-Chip

Laserdioden weisen dank eines erleichterten Wärmemanagements und eines stabilen p-n-Übergangs eine hohe, stabile Energieversorgung auf.

Somit sind Laserdioden den Blitzlampen in Bezug auf Energieeffizienz, Haltbarkeit und gleichbleibende Leistung deutlich überlegen.

Blitzlampe

In Bezug auf die Emission ist das Pumpen mit einer Blitzlampe anfällig für Schwankungen. Die Röhre der Blitzlampe ist mit einem Gas gefüllt (vergleichbar mit den Leuchtstoffröhren einer Deckenleuchte).

Die Energieausbeute der Blitzlampe unterliegt unterschiedlichen Variablen wie Temperatur oder Gasdruck in der Röhre. Da diese nicht konstant sind, schwankt die Energiezufuhr.

04

Wiederholrate

µ-CHIP TECHNOLOGY10 HzBLITZLAMPE1–4 Hz
µ-Chip

Laser, die mit µ-Chip Technologie ausgestattet sind, bieten höchste Wiederholraten. Die Laser der µ-Chip Technology Line von A.R.C. Laser arbeiten dank spezieller Pumpdioden besonders schnell und effizient. Dadurch wird eine gleichmäßige Laseranwendung bei minimaler Behandlungsdauer ermöglicht — ein deutlicher Vorteil für Anwender und Patienten.

Mit dieser Technologie erreichen wir weltweit führende Werte: SLT- und Nd:YAG-Laser mit Frequenzen von bis zu 10 Hz, der Q-Las arbeitet sogar im Burst-Modus 2 und 3 noch mit 4 Hz.

Blitzlampe

Wettbewerbsprodukte erreichen meist maximal 4 Hz — und bei Nd:YAG-Lasern reduziert sich die Frequenz im Doppel- oder Dreifachpuls typischerweise sogar auf nur 1 Hz.

Die Ursache liegt in der Technik: Bei herkömmlicher Blitzlampen-Technologie müssen die Kondensatoren langsamer nachgeladen werden — das limitiert die Wiederholrate. Pumpdioden ermöglichen hingegen eine deutlich schnellere Repetition und damit effizientere Behandlungen.

10×
Längere Lebensdauer als Blitzlampen
10 Hz
Maximale Wiederholrate (SLT/Nd:YAG)
≈ 0
UV-Verlust durch schmales Spektrum
04 · ARGONGREEN TECHNOLOGY · 514 NM

Die klinisch bewährte Wellenlänge — neu interpretiert.

Die ArgonGreen Technology bringt die klinisch wirksame 514 nm Wellenlänge mit moderner Halbleitertechnologie zurück. Gleiche Ergebnisse wie 532 nm und 577 nm — bei deutlich weniger Schmerzen und höherer Vorhersagbarkeit.

01

Geringere Schmerzen

514 nm umgeht die Hämoglobin-Absorptionsspitzen — weniger Nervenstimulation, deutlich angenehmere Behandlung, besonders bei dichten Gitterkoagulationen.

02

Melaninfokus

≈45 % höhere Melanin-Absorption als 532 nm. Präzise, pigmentfokussierte Energielieferung im retinalen Pigmentepithel.

03

Makula-Schutz

Xanthophyll-Absorption ist 375× geringer als die von Melanin. Das zentrale Sehen bleibt vor thermischen Schäden geschützt.

04

Vorhersagbar

Flat-Top Strahlprofil statt Gauss-Glocke. Keine Hotspots, keine vorzeitige Zentrums-Koagulation, reproduzierbare Spotgrößen.

Absorption im Vergleich

Melaninfokus, Hämoglobin-Schutz.

Chromophor514 nm (ArgonGreen)532 nm
Melanin (RPE)1506/cm1040/cm
Hämoglobin (Spitzen)vermiedenstark
Xanthophyll3,97/cm3,0/cm
Strahlprofil

Flat-Top statt Gauß-Hotspot.

Festkörperlaser emittieren einen gaußschen Strahl mit Energiezentrum — Hotspots am Spotzentrum sind die Folge. ArgonGreen erzeugt ein Flat-Top Profil mit gleichmäßiger Energieverteilung: keine vorzeitige Zentrums-Koagulation, konstante Gewebeinteraktion, reproduzierbare Spots — selbst bei hochdichten Behandlungen.

GAUSS · FestkörperlaserFLAT-TOP · ArgonGreen 514 nmAUFSICHTQUERSCHNITTHotspot · ungleichmäßigPlateau · gleichmäßige Energie
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