Hva er en kraftig laserdiode?
En høyeffekt laserdiode er en laser som produserer høykraftstråler med lys ved hjelp av en halvleder som laserens forsterkningsmedium. En laserkraft, målt i enheter kalt watt, er hastigheten som laseren konverterer energi til. Høyeffekt er ikke et presist definert begrep, og betydningen varierer avhengig av type laser og laserens anvendelse, men en kraftfull laserdiode er vanligvis en laser med en utgang i watt eller kilowatt (kW), og skiller den fra laserdioder fra milliwattområdet som brukes til applikasjoner som laserpekere og lesere av optiske plater. Høyeffekt laserdioder brukes til industrielle applikasjoner som oppvarming og sveising, og brukes også til optisk å pumpe høydrevne solid-state lasere.
En laserdiode produserer en lysstråle ved å pumpe energi i form av elektrisitet inn i en halvleder, som fungerer som laserforsterkningsmediet. Halvlederen er vanligvis sammensatt av stoffer som indiumfosfid (InP) eller galliumforbindelser som galliumnitrid (GaN) og galliumarsenid (GaAs). Elektrisiteten hever midlertidig energinivået til halvlederens elektroner, og når de synker tilbake til sitt opprinnelige nivå, sendes energien ut i form av fotoner, som deretter fokuseres i en bjelke. Laserdioder er ofte gruppert i matriser av side-ved-side individuelle laserutsendere, kalt diodestenger, som igjen noen ganger videre kombineres til en todimensjonal matrise som kalles en diodestabel.
Kraft er energiytelse over tid, med watt definert som en joule energi per sekund. En laserkraft kan referere til enten det maksimale antallet watt den kan produsere under en kort puls, kalt toppeffekt, eller gjennomsnittlig antall watt den kan produsere over en lengre periode, kalt gjennomsnittseffekt. Lasere har en avveining mellom bjelkeeffekt og bjelke kvalitet, som refererer til hvor fokusert bjelken er. Dette påvirker hvor presis strålen kan være og hvor godt den er i stand til å levere fokusert energi på større avstander. Strålekvaliteten kan forbedres gjennom forskjellige designfunksjoner på laseren, men kraftigere lasere har lavere strålekvalitet enn mindre kraftige lasere, alt annet er like.
En laserdiode med høy effekt har vanligvis relativt dårlig strålekvalitet og produserer en stråle med høy divergens, noe som betyr at fotonene i strålen sprer seg raskt når de beveger seg fremover. Følgelig er de ofte brukt for applikasjoner som kan gjøres på kort rekkevidde og ikke krever ekstrem presisjon. Høyeffekt laserdioder brukes ofte i industrien til formål som lodding, sveising og varmebehandling.
En høyeffekt laserdiode kan også brukes som en optisk pumpe, en lyskilde som driver andre lasere. I en diodepumpet solid-state-laser avfyrer en kraftig laserdiode en lysstråle i forsterkningsmediet til solid-state-laseren. Forsterkningsmediet i fast tilstand er vanligvis et glass eller krystallinsk materiale, så som korund eller granitt aluminium granat dopet med metallioner. Lyset fra diodelaseren gir energi til solid-state-forsterkningsmediet, som igjen begynner å produsere lys som kan fokuseres i en bjelke med høyere strålekvalitet enn en høyeffekt laserdiode kunne produsere på egen hånd.