Wat is een krachtige laserdiode?

Een high-power laserdiode is een laser die high-power lichtstralen produceert met behulp van een halfgeleider als het versterkingsmedium van de laser. Het vermogen van een laser, gemeten in eenheden, watt wordt genoemd, is de snelheid waarmee de laser energie omzet. High-power is geen precies gedefinieerde term en de betekenis ervan varieert afhankelijk van het type laser en de toepassing van de laser, maar een high-power laserdiode is meestal een laser met een output in watt of kilowatt (kW), die het onderscheidt van de milliwatt-bereik laserdiodes die worden gebruikt voor toepassingen zoals laserpointers en optische schijflezers. Krachtige laserdiodes worden gebruikt voor industriële toepassingen zoals verwarming en lassen en worden ook gebruikt om optisch krachtige high-state lasers te pompen.

Een laserdiode produceert een lichtstraal door energie in de vorm van elektriciteit in een halfgeleider te pompen, die dient als laserversterkingsmedium. De halfgeleider is meestal samengesteld uit stoffen zoals indiumfosfide (InP) of galliumverbindingen zoals galliumnitride (GaN) en galliumarsenide (GaAs). De elektriciteit verhoogt tijdelijk het energieniveau van de elektronen van de halfgeleider en wanneer ze terugvallen naar hun oorspronkelijke niveau, wordt de energie uitgestoten in de vorm van fotonen, die vervolgens worden gefocusseerd in een straal. Laserdiodes worden vaak gegroepeerd in arrays van naast elkaar gelegen individuele laserzenders, diodestaven genoemd, die op hun beurt soms verder worden gecombineerd tot een tweedimensionale array die een diodestapel wordt genoemd.

Vermogen is energieoutput na verloop van tijd, waarbij de watt wordt gedefinieerd als één joule energie per seconde. Het vermogen van een laser kan verwijzen naar het maximale aantal watt dat het tijdens een korte puls kan produceren, piekvermogen genoemd, of het gemiddelde aantal watt dat het gedurende een langere periode kan uitvoeren, het gemiddelde vermogen genoemd. Lasers worden geconfronteerd met een wisselwerking tussen bundelvermogen en bundelkwaliteit, die verwijst naar hoe scherp de bundel is. Dit beïnvloedt hoe nauwkeurig de straal kan zijn en hoe goed hij in staat is om gefocusseerde energie op grotere afstanden af ​​te leveren. De bundelkwaliteit kan worden verbeterd door verschillende ontwerpkenmerken van de laser, maar krachtigere lasers hebben een lagere bundelkwaliteit dan minder krachtige lasers, terwijl alle andere dingen gelijk zijn.

Een laserdiode met hoog vermogen heeft meestal een relatief slechte bundelkwaliteit en produceert een bundel met hoge divergentie, wat betekent dat de fotonen in de bundel zich snel verspreiden terwijl ze zich voortbewegen. Bijgevolg worden ze het meest gebruikt voor toepassingen die op korte afstand kunnen worden uitgevoerd en geen extreme precisie vereisen. Krachtige laserdiodes worden in de industrie vaak gebruikt voor doeleinden zoals solderen, lassen en warmtebehandeling.

Een krachtige laserdiode kan ook worden gebruikt als een optische pomp, een lichtbron die andere lasers van stroom voorziet. In een diode-gepompte laser in vaste toestand, vuurt een laserdiode met hoog vermogen een lichtstraal in het versterkingsmedium van de laser in vaste toestand. Het versterkingsmedium in vaste toestand is gewoonlijk een glas of kristallijn materiaal, zoals korund of yttrium aluminium granaat gedoteerd met metaalionen. Het licht van de diodelaser bekrachtigt het versterkingsmedium in vaste toestand, dat op zijn beurt licht begint te produceren dat kan worden gefocusseerd in een straal met een hogere straalkwaliteit dan een laserdiode met hoog vermogen zelf zou kunnen produceren.