Hva er en laserdiode med høy effekt?
En laserdiode med høy effekt er en laser som produserer høykraftstråler av lys ved hjelp av en halvleder som laserens forsterkningsmedium. En lasers kraft, målt i enheter kalt watt, er hastigheten som laseren konverterer energi. Høy effekt er ikke et nøyaktig definert begrep, og dens betydning varierer i henhold til typen laser og laserens applikasjon, men en høykraft laserdiode er vanligvis en laser med en utgang i watt eller kilowatt (kw), og skiller den fra Milli-dispensere. Laserdioder med høy kraft brukes til industrielle applikasjoner som oppvarming og sveising og brukes også til å optisk pumpe høydrevne solid-state-lasere.
En laserdiode produserer en lysstråle ved å pumpe energi i form av elektrisitet til en halvleder, som fungerer som lasergevinsten medium. Halvleder er vanligvis sammensatt av stoffer som indiumfosfid (INP) eller galliumforbindelser som gallIUM Nitride (GaN) og Gallium Arsenide (GAAS). Elektrisiteten hever midlertidig energinivået til halvlederens elektroner, og når de slipper 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 individuelle laserutsendere fra side om side kalt diodestenger, som igjen blir noen ganger kombinert til en todimensjonal matrise som kalles en diodestabel.
Strøm er energiproduksjon over tid, med Watt definert som en energijule per sekund. En lasers kraft kan referere til enten det maksimale antall watt den kan produsere under en kort puls, kalt toppkraft, eller gjennomsnittlig antall watt den kan sende ut over en lengre periode, kalt gjennomsnittlig kraft. Lasere står overfor en avveining mellom strålekraft og strålekvalitet, som refererer til hvor fokusert bjelken er. Dette påvirker hvor presis bjelken CAn være og hvor godt det er i stand til å levere fokusert energi på større avstander. Strålekvalitet kan forbedres gjennom forskjellige designfunksjoner i laseren, men kraftigere lasere har lavere strålekvalitet enn mindre kraftige lasere, alle andre ting er like.
En høykraft laserdiode har vanligvis relativt dårlig strålekvalitet og produserer en bjelke med høy divergens, noe som betyr at fotonene i bjelken spredte seg raskt når de reiser fremover. Følgelig blir de ofte brukt til applikasjoner som kan gjøres på kort rekkevidde og ikke krever ekstrem presisjon. Laserdioder med høy kraft brukes ofte i industrien til formål som lodding, sveising og varmebehandling.
En laserdiode med høy effekt kan også brukes som en optisk pumpe, en lyskilde som driver andre lasere. I en diode-pumpet solid-state laser skyter en høykraft laserdiode en lysstråle inn i forsterkningsmediet til faststofflaseren. Solid-state gevinstmedium er vanligvis et glass eller krystallinskmateriale, for eksempel korund eller yttrium aluminiums granat dopet med metallioner. Lyset fra diodelaseren gir energi til faststoffforsterkningsmediet, som igjen begynner å produsere lys som kan fokuseres til en bjelke med høyere strålekvalitet enn en høykraft laserdiode kan produsere på egen hånd.