Što je laserska dioda velike snage?

Laserska dioda velike snage je laser koji proizvodi snopove svjetlosti velike snage koristeći poluvodič kao medij za pojačanje lasera. Snaga lasera, mjerena u jedinicama koje se nazivaju vati, brzina je kojom laser pretvara energiju. Velika snaga nije točno definiran pojam, a njegovo značenje varira ovisno o vrsti lasera i primjeni lasera, ali laserska dioda velike snage obično je laser s izlaznom snagom u vatima ili kilovatima (kW), čime se razlikuje od laserskih dioda miliwatt raspona koji se koriste za aplikacije kao što su laserski pokazivači i čitači optičkih diskova. Laserske diode velike snage koriste se za industrijsku primjenu kao što su grijanje i zavarivanje, a također se koriste za optičko pumpanje čvrstih lasera velike snage.

Laserska dioda proizvodi snop svjetlosti pumpanjem energije u obliku električne energije u poluvodič, koji služi kao medij za pojačanje lasera. Poluvodič se obično sastoji od tvari kao što je indijev fosfid (InP) ili galijevih spojeva kao što su galijev nitrid (GaN) i galijev arsenid (GaAs). Električna energija privremeno podiže razinu energije elektrona poluvodiča, a kada se oni vrate na svoju izvornu razinu, energija se emitira u obliku fotona, koji se zatim fokusiraju u snop. Laserske diode se često grupiraju u nizove pojedinačnih laserskih odašiljača jedan pored drugog koji se nazivaju diodne trake, koji se zauzvrat ponekad dodatno kombiniraju u dvodimenzionalni niz koji se naziva diodni stog.

Snaga je izlazna energija tijekom vremena, pri čemu je vat definiran kao jedan džul energije u sekundi. Snaga lasera može se odnositi na maksimalni broj vata koji može proizvesti tijekom kratkog impulsa, koji se naziva vršna snaga, ili na prosječni broj vata koji može proizvesti tijekom duljeg razdoblja, koji se naziva prosječna snaga. Laseri se suočavaju s kompromisom između snage snopa i kvalitete snopa, što se odnosi na to koliko je snop fokusiran. To utječe na to koliko snop može biti precizan i koliko dobro može isporučiti fokusiranu energiju na veće udaljenosti. Kvaliteta zraka može se poboljšati različitim dizajnerskim značajkama lasera, ali snažniji laseri imaju nižu kvalitetu snopa od manje snažnih lasera, pod uvjetom da su sve ostale jednake.

Laserska dioda velike snage obično ima relativno lošu kvalitetu snopa i proizvodi snop s velikom divergencijom, što znači da se fotoni u snopu brzo šire dok putuju naprijed. Posljedično, najčešće se koriste za aplikacije koje se mogu izvoditi na kratkim udaljenostima i ne zahtijevaju ekstremnu preciznost. Laserske diode velike snage obično se koriste u industriji za svrhe kao što su lemljenje, zavarivanje i toplinska obrada.

Laserska dioda velike snage može se koristiti i kao optička pumpa, izvor svjetlosti koji pokreće druge lasere. U solid-state laseru s diodnom pumpom, laserska dioda velike snage ispaljuje snop svjetlosti u medij za pojačanje čvrstog lasera. Pojačani medij u čvrstom stanju obično je stakleni ili kristalni materijal, kao što je korund ili itrij aluminij granat dopiran metalnim ionima. Svjetlost diodnog lasera pokreće medij za pojačanje u čvrstom stanju, koji zauzvrat počinje proizvoditi svjetlost koja se može fokusirati u snop s višom kvalitetom snopa nego što bi laserska dioda velike snage mogla proizvesti sama.