O que é um diodo laser de alta potência?
Um diodo laser de alta potência é um laser que produz feixes de luz de alta potência usando um semicondutor como meio de ganho do laser. A potência de um laser, medida em unidades chamadas watts, é a taxa na qual o laser converte energia. Alta potência não é um termo definido com precisão, e seu significado varia de acordo com o tipo de laser e a aplicação do laser, mas um diodo laser de alta potência é geralmente um laser com uma saída em watts ou quilowatts (kW), distinguindo-o dos diodos a laser da faixa de miliwatt usados para aplicações como ponteiros a laser e leitores de disco óptico. Diodos a laser de alta potência são usados para aplicações industriais, como aquecimento e soldagem, e também são usados para bombear opticamente lasers de estado sólido de alta potência.
Um diodo laser produz um feixe de luz bombeando energia na forma de eletricidade para um semicondutor, que serve como meio de ganho do laser. O semicondutor é geralmente composto de substâncias como fosfeto de índio (InP) ou compostos de gálio, como nitreto de gálio (GaN) e arseneto de gálio (GaAs). A eletricidade eleva temporariamente o nível de energia dos elétrons do semicondutor e, quando eles retornam ao seu nível original, a energia é emitida na forma de fótons, que são então focados em um feixe. Os diodos a laser geralmente são agrupados em matrizes de emissores de laser individuais lado a lado, chamadas barras de diodos, que por vezes são ainda mais combinadas em uma matriz bidimensional chamada pilha de diodos.
Energia é a produção de energia ao longo do tempo, com o watt definido como um joule de energia por segundo. A potência de um laser pode se referir ao número máximo de watts que pode produzir durante um pulso curto, chamado pico de potência, ou ao número médio de watts que ele pode emitir durante um período prolongado, chamado potência média. Os lasers enfrentam uma troca entre a potência do feixe e a qualidade do feixe, que se refere à forma como o feixe é focado. Isso afeta a precisão do feixe e a capacidade de fornecer energia focada a distâncias maiores. A qualidade do feixe pode ser melhorada através de vários recursos de design do laser, mas os lasers mais potentes têm uma qualidade de feixe menor do que os lasers menos potentes, todas as outras coisas sendo iguais.
Um diodo laser de alta potência geralmente possui uma qualidade de feixe relativamente baixa e produz um feixe com alta divergência, o que significa que os fótons no feixe se espalham rapidamente à medida que avançam. Conseqüentemente, eles são mais comumente usados para aplicativos que podem ser feitos em curto alcance e não exigem extrema precisão. Diodos a laser de alta potência são comumente usados na indústria para fins como solda, soldagem e tratamento térmico.
Um diodo laser de alta potência também pode ser usado como uma bomba óptica, uma fonte de luz que alimenta outros lasers. Em um laser de estado sólido bombeado por diodo, um diodo laser de alta potência dispara um feixe de luz no meio de ganho do laser de estado sólido. O meio de ganho no estado sólido é geralmente um material cristalino ou de vidro, como granada de alumínio ou ítrio corindo dopada com íons metálicos. A luz do laser de diodo energiza o meio de ganho de estado sólido, que por sua vez começa a produzir luz que pode ser focada em um feixe com uma qualidade de feixe mais alta do que um diodo laser de alta potência poderia produzir por si próprio.