Qu'est-ce qu'une diode laser haute puissance?
Une diode laser à haute puissance est un laser qui produit des faisceaux de lumière à haute puissance en utilisant un semi-conducteur comme support de gain du laser. La puissance d'un laser, mesurée en unités appelées watts, est la vitesse à laquelle le laser convertit de l'énergie. Haute puissance n’est pas un terme défini avec précision, et sa signification varie en fonction du type de laser et de l’application du laser, mais une diode laser de haute puissance est généralement un laser dont le rendement est en watts ou en kilowatts (kW), ce qui le distingue des diodes laser de la gamme des milliwatts utilisées pour des applications telles que les pointeurs laser et les lecteurs de disques optiques. Les diodes laser à haute puissance sont utilisées dans des applications industrielles telles que le chauffage et le soudage et sont également utilisées pour pomper optiquement des lasers à semi-conducteurs à haute puissance.
Une diode laser produit un faisceau de lumière en pompant de l'énergie sous forme d'électricité dans un semi-conducteur, qui sert de milieu de gain laser. Le semi-conducteur est généralement composé de substances telles que le phosphure d'indium (InP) ou des composés de gallium tels que le nitrure de gallium (GaN) et l'arséniure de gallium (GaAs). L'électricité élève temporairement le niveau d'énergie des électrons du semi-conducteur et, lorsqu'ils retombent à leur niveau d'origine, l'énergie est émise sous forme de photons, qui sont ensuite focalisés dans un faisceau. Les diodes laser sont souvent regroupées dans des matrices d'émetteurs laser individuels côte à côte, appelées barres de diodes, qui sont parfois combinées en une matrice bidimensionnelle appelée pile de diodes.
La puissance est la production d'énergie dans le temps, le watt étant défini comme un joule d'énergie par seconde. La puissance d'un laser peut faire référence au nombre maximal de watts qu'il peut produire pendant une impulsion courte, appelée puissance de crête, ou au nombre moyen de watts qu'il peut produire sur une période prolongée, appelée puissance moyenne. Les lasers font face à un compromis entre la puissance du faisceau et la qualité du faisceau, ce qui fait référence à la focalisation du faisceau. Cela affecte la précision du faisceau et sa capacité à délivrer de l'énergie focalisée à de plus grandes distances. La qualité du faisceau peut être améliorée grâce à diverses caractéristiques de conception du laser, mais les lasers plus puissants ont une qualité de faisceau inférieure à celle des lasers moins puissants, toutes choses étant égales par ailleurs.
Une diode laser de forte puissance a généralement une qualité de faisceau relativement médiocre et produit un faisceau de forte divergence, ce qui signifie que les photons du faisceau se propagent rapidement lorsqu'ils se déplacent vers l'avant. Par conséquent, ils sont le plus souvent utilisés pour des applications qui peuvent être effectuées à courte distance et ne nécessitent pas une précision extrême. Les diodes laser à haute puissance sont couramment utilisées dans l'industrie à des fins telles que le soudage, le soudage et le traitement thermique.
Une diode laser de forte puissance peut également être utilisée comme pompe optique, une source de lumière qui alimente d’autres lasers. Dans un laser à l'état solide pompé par diode, une diode laser de forte puissance déclenche un faisceau de lumière dans le milieu à gain du laser à l'état solide. Le milieu de gain à l'état solide est généralement un verre ou un matériau cristallin, tel que du corindon ou du grenat d'aluminium yttrium dopé avec des ions métalliques. La lumière émise par la diode laser alimente le milieu de gain à l'état solide, qui commence alors à produire une lumière pouvant être focalisée en un faisceau de qualité de faisceau supérieure à celle qu'une diode laser de forte puissance pourrait produire seule.