Kas ir lieljaudas lāzerdiode?

Lāzera diode rada gaismas staru, sūknējot enerģiju elektrības veidā pusvadītājā, kas kalpo kā lāzera pastiprināšanas vide. Pusvadītāju parasti veido tādas vielas kā indija fosfīds (InP) vai gallija savienojumi, piemēram, gallija nitrīds (GaN) un gallija arsenīds (GaAs). Elektrība īslaicīgi paaugstina pusvadītāju elektronu enerģijas līmeni, un, kad tie nokrīt atpakaļ līdz sākotnējam līmenim, enerģija tiek izstarota fotonu veidā, kas pēc tam tiek fokusēti starā. Lāzera diodes bieži tiek grupētas blakus esošo atsevišķu lāzera izstarotāju blokos, ko sauc par diožu stieņiem, kas savukārt dažkārt tiek apvienoti divdimensiju masīvā, ko sauc par diožu kopu.

Jauda ir enerģijas izvade laika gaitā, un vats ir definēts kā viens džouls enerģijas sekundē. Lāzera jauda var attiekties uz maksimālo vatu skaitu, ko tas var radīt īsa impulsa laikā, ko sauc par maksimālo jaudu, vai uz vidējo vatu skaitu, ko tas var izvadīt ilgākā laika posmā, ko sauc par vidējo jaudu. Lāzeri saskaras ar kompromisu starp stara jaudu un stara kvalitāti, kas norāda uz stara fokusu. Tas ietekmē to, cik precīzs var būt stars un cik labi tas spēj piegādāt fokusētu enerģiju lielākos attālumos. Stara kvalitāti var uzlabot, izmantojot dažādas lāzera konstrukcijas iezīmes, taču jaudīgākiem lāzeriem ir zemāka stara kvalitāte nekā mazāk jaudīgiem lāzeriem, un visas pārējās lietas ir vienādas.

Lieljaudas lāzera diodei parasti ir salīdzinoši slikta staru kūļa kvalitāte, un tā rada staru kūli ar lielu novirzi, kas nozīmē, ka starā esošie fotoni ātri izplatās, virzoties uz priekšu. Līdz ar to tos visbiežāk izmanto lietojumprogrammām, kuras var veikt nelielā diapazonā un kurām nav nepieciešama īpaša precizitāte. Lieljaudas lāzerdiodes parasti izmanto rūpniecībā, piemēram, lodēšanai, metināšanai un termiskai apstrādei.

Lieljaudas lāzera diode var tikt izmantota arī kā optiskais sūknis, gaismas avots, kas darbina citus lāzerus. Ar diodes sūknētā cietvielu lāzerā lieljaudas lāzerdiode izlaiž gaismas staru cietvielu lāzera pastiprināšanas vidē. Cietvielu pastiprināšanas vide parasti ir stikls vai kristālisks materiāls, piemēram, korunds vai itrija alumīnija granāts, kas leģēts ar metāla joniem. Diožu lāzera gaisma aktivizē cietvielu pastiprināšanas vidi, kas savukārt sāk ražot gaismu, ko var fokusēt starā ar augstāku staru kvalitāti, nekā to varētu radīt lieljaudas lāzerdiode pati par sevi.