لیزر دیودی با توان بالا (High-Power Diode Laser)، در فیزیک (Physics)
انواع لیزرها (Laser) را در آموزش زیر شرح دادیم :
لیزر دیودی با توان بالا (High-Power Diode Laser) :
High-Power Diode Laser (HPDL) یک لیزر نیمه هادی است که برای تولید توان خروجی بالا (چند وات تا چند صد وات از یک امیتر و کیلووات از آرایه ها) طراحی شده است. این لیزرها معمولا از ساختار نوار عریض (broad-area) با عرض ۵۰-۲۰۰ میکرون استفاده می کنند تا ناحیه فعال بزرگتری داشته باشند و چگالی توان کاهش یابد. توان خروجی بالا با افزایش جریان و بهبود طراحی حرارتی به دست می آید. بازده تبدیل الکتریکی-اپتیکی این لیزرها می تواند به ۶۰-۷۰٪ برسد.
ویژگی های طراحی: برای دستیابی به توان بالا، باید گرما را به طور مؤثر از ناحیه فعال دفع کرد. از هیت سینک های میکروکانالی، نصب با قالب (soldering) روی خنک کننده های فلزی، و گاهی خنک کاری با آب استفاده می شود. همچنین برای کاهش تخریب ناشی از چگالی توان بالا (catastrophic optical damage - COD)، از لایه های پنجره (window layers) با شکاف انرژی بالاتر در وجوه خروجی استفاده می شود. طول موج این لیزرها معمولا در محدوده ۷۸۰-۱۰۶۰ نانومتر (با مواد GaAs) و ۱۳۰۰-۱۵۵۰ نانومتر (با مواد InP) است.
کاربردهای HPDL: پمپاژ نوری لیزرهای فیبری (اصلی ترین کاربرد)، پمپاژ لیزرهای حالت جامد (مانند دیسکی و میله ای)، برش و جوشکاری فلزات (به عنوان منبع مستقیم یا پس از ترکیب پرتو)، عملیات حرارتی سطحی (hardening)، پزشکی (لیزر موهای زائد، جراحی بافت)، و نظامی (جنگ الکترونیک و تسلیحات لیزری).
چالش های HPDL: کیفیت پرتو پایین (M² بالا) که برای بسیاری از کاربردها نیاز به اپتیک های شکل دهی پرتو دارد، تخریب تدریجی (aging) به دلیل رشد نقص های بلوری، و مدیریت حرارتی. با وجود این، HPDLها به دلیل بازده بالا، اندازه فشرده، و هزینه نسبتا پایین، یکی از مهمترین منابع لیزری در صنعت و تحقیقات هستند. پیشرفت در مواد و طراحی حرارتی، توان و قابلیت اطمینان آنها را به طور مداوم افزایش می دهد.
