Hvad er en højeffekt laserdiode?
En laserdiode med høj effekt er en laser, der producerer højeffektstråler af lys ved hjælp af en halvleder som lasers forstærkningsmedium. En lasers strøm, målt i enheder kaldet Watts, er den hastighed, hvormed laseren konverterer energi. Høj effekt er ikke et nøjagtigt defineret udtryk, og dens betydning varierer afhængigt af typen af laser og laserens anvendelse, men en højeffekt laserdiode er normalt en laser med en output i watts eller kilowatts (KW), der adskiller den fra Milliwatt-Range Laser-dioderne til applikationer som Laser Pointers og Optical Dis. Laserdioder med høj effekt bruges til industrielle anvendelser, såsom opvarmning og svejsning, og bruges også til optisk at pumpe højdrevne faststoflasere.
En laserdiode producerer en lysstråle ved at pumpe energi i form af elektricitet til en halvledende, der tjener som laserforstærkningsmedium. Halvlederen er normalt sammensat af stoffer, såsom indiumphosphid (INP) eller galliumforbindelser, såsom galdeium nitrid (GaN) og gallium arsenide (GAAS). Elektriciteten hæver midlertidigt energiniveauet for halvlederens elektroner, og når de falder tilbage til deres oprindelige niveau, udsendes energien i form af fotoner, som derefter fokuseres på en bjælke. Laserdioder grupperes ofte i arrays af individuelle laseremittere side om side kaldet diodestænger, som igen er undertiden yderligere kombineret til en to-dimensionel matrix kaldet en diodestak.
Strøm er energiproduktion over tid, med Watt defineret som en joule med energi pr. Sekund. En lasers effekt kan henvise til enten det maksimale antal watt, den kan producere under en kort puls, kaldet Peak Power, eller det gennemsnitlige antal watt, den kan udsendes over en længere periode, kaldet gennemsnitlig effekt. Lasere står over for en afvejning mellem strålekraft og bjælkekvalitet, der henviser til, hvor fokuseret bjælken er. Dette påvirker hvor præcis bjælken CAn være, og hvor godt det er i stand til at levere fokuseret energi i større afstande. Beamkvaliteten kan forbedres gennem forskellige designfunktioner i laseren, men mere kraftfulde lasere har lavere strålekvalitet end mindre kraftfulde lasere, hvor alle andre ting er ens.
En højeffekt laserdiode har normalt relativt dårlig strålekvalitet og producerer en bjælke med høj divergens, hvilket betyder, at fotonerne i bjælken spreder sig hurtigt, når de rejser fremad. Derfor bruges de oftest til applikationer, der kan udføres på kort rækkevidde og ikke kræver ekstrem præcision. Laserdioder med høj effekt bruges ofte i industrien til formål såsom lodning, svejsning og varmebehandling.
En laserdiode med høj effekt kan også bruges som en optisk pumpe, en lyskilde, der driver andre lasere. I en diode-pumpet faststof-laser, fyrer en højeffekt laserdiode en lysstråle ind i forstærkningsmediet for faststof-laseren. Solid-state gevinstmedium er normalt et glas eller krystallinskMateriale, såsom corundum eller yttrium aluminium granat dopet med metalioner. Lyset fra diodelaseren giver energi til faststofforstærkningsmedium, som igen begynder at producere lys, der kan fokuseres i en bjælke med højere strålekvalitet end en laserdiode med høj effekt kunne producere på egen hånd.