Kaj je laserska dioda visoke moči?

Laserska dioda velike moči je laser, ki proizvaja visoko zmogljive svetlobne žarke z uporabo polprevodnika kot ojačevalnega medija laserja. Moč laserja, merjena v enotah, imenovanih vati, je hitrost, s katero laser pretvarja energijo. Visoka moč ni natančno opredeljen izraz, njegov pomen pa se razlikuje glede na vrsto laserja in uporabo laserja, vendar je laserska dioda velike moči običajno laser z močjo v vatih ali kilovatih (kW), kar jo razlikuje od laserskih diod z razponom miliwatt, ki se uporabljajo za aplikacije, kot so laserski kazalci in čitalniki optičnih diskov. Visoko zmogljive laserske diode se uporabljajo za industrijske aplikacije, kot sta ogrevanje in varjenje, uporabljajo pa se tudi za optično črpanje močnih polprevodniških laserjev.

Laserska dioda proizvaja žarek svetlobe s črpanjem energije v obliki električne energije v polprevodnik, ki služi kot medij za pridobivanje laserja. Polprevodnik je običajno sestavljen iz snovi, kot sta indijev fosfid (InP) ali galijevih spojin, kot sta galijev nitrid (GaN) in galijev arzenid (GaAs). Elektrika začasno dvigne energijsko raven polprevodniških elektronov, in ko ti padejo nazaj na prvotno raven, se energija odda v obliki fotonov, ki se nato usmerijo v žarek. Laserske diode so pogosto združene v nize vzporednih posameznih laserskih oddajnikov, imenovanih diodne palice, ki so včasih dodatno združene v dvodimenzionalni niz, imenovan diodni niz.

Moč je izhodna energija skozi čas, pri čemer je vat opredeljen kot en džul energije na sekundo. Moč laserja se lahko nanaša na največje število vatov, ki jih lahko proizvede med kratkim impulzom, imenovano največja moč, ali na povprečno število vatov, ki jih lahko proizvede v daljšem obdobju, imenovano povprečna moč. Laserji se soočajo z kompromisom med močjo žarka in kakovostjo žarka, kar se nanaša na to, kako osredotočen je žarek. To vpliva na to, kako natančen je lahko žarek in kako dobro je sposoben oddajati osredotočeno energijo na večjih razdaljah. Kakovost žarka je mogoče izboljšati z različnimi konstrukcijskimi značilnostmi laserja, vendar imajo močnejši laserji nižjo kakovost žarka kot manj močni laserji, če so vse druge enake.

Laserska dioda velike moči ima običajno relativno slabo kakovost žarka in proizvaja žarek z veliko divergenco, kar pomeni, da se fotoni v žarku hitro širijo, ko potujejo naprej. Posledično se najpogosteje uporabljajo za aplikacije, ki jih je mogoče izvesti na kratkih razdaljah in ne zahtevajo izjemne natančnosti. Laserske diode visoke moči se običajno uporabljajo v industriji za namene, kot so spajkanje, varjenje in toplotna obdelava.

Visoko zmogljiva laserska dioda se lahko uporablja tudi kot optična črpalka, vir svetlobe, ki napaja druge laserje. V polprevodniškem laserju s črpanjem z diodo laserska dioda velike moči sproži žarek svetlobe v ojačevalni medij polprevodniškega laserja. Ojačevalni medij v trdnem stanju je običajno steklo ali kristalinični material, kot je korund ali itrijev aluminijev granat, dopiran s kovinskimi ioni. Svetloba diodnega laserja napaja polprevodniški medij, ki nato začne proizvajati svetlobo, ki jo je mogoče usmeriti v žarek z višjo kakovostjo žarka, kot bi ga lahko proizvedla sama laserska dioda velike moči.