Avec le développement de la technologie moderne, les diodes laser à haute puissance (HPLDs) sont de plus en plus utilisées. En tant que branche clé des diodes laser (LDs), les HPLDs sont des dispositifs basés sur le principe d'émission de lumière des jonctions PN semi-conductrices, capables de produire des faisceaux laser à haute puissance. Leurs principaux avantages résident dans une haute efficacité de conversion électro-optique, une structure compacte et une grande fiabilité, ce qui les rend largement utilisés dans le traitement industriel, les applications médicales, les communications, la défense nationale et d'autres domaines. Cet article analyse les opportunités et les défis des HPLDs sous divers angles.

Avec la croissance des industries manufacturières, la demande pour des équipements de traitement laser à haute puissance augmente. Les HPLDs sont utilisés dans la découpe, le soudage, le traitement thermique et le revêtement en poudre des matériaux métalliques. Comparé aux méthodes de traitement traditionnelles, le traitement laser offre des avantages tels qu'une haute précision, une vitesse rapide et de petites zones affectées par la chaleur, améliorant ainsi l'efficacité de production et la qualité des produits. Par exemple, les diodes laser bleues de niveau kilowatt montrent de larges perspectives dans des applications industrielles comme la découpe et le soudage de matériaux à haute réflectivité (par exemple, le cuivre) et le collage de feuilles.

Dans la chirurgie médicale, les HPLDs sont utilisés pour la découpe des tissus, l'hémostase, le soudage et le traitement des tumeurs. Ils permettent une livraison d'énergie précise, réduisant les dommages aux tissus environnants et améliorant la sécurité et l'efficacité chirurgicales. Les nouvelles technologies laser à haute puissance promettent de développer des traitements innovants contre le cancer, faisant avancer considérablement la médecine moderne. De plus, les HPLDs peuvent émettre des faisceaux lumineux hautement concentrés, améliorant les capacités d'imagerie médicale.

Les HPLDs servent d'outils critiques dans divers domaines scientifiques. En biomédecine, les diodes laser pulsées à haute puissance (lumière bleue de 473 nm) peuvent activer des neurones exprimant des protéines sensibles à la lumière via un couplage par fibre, permettant la régulation de l'activité neuronale avec une résolution temporelle au niveau de la milliseconde pour étudier les fonctions des réseaux neuronaux. Dans les applications lidar, les diodes laser pulsées à haute puissance (1550 nm) montées sur des satellites cartographient les topographies en mesurant le temps et l'intensité de l'écho laser.

Une sortie de puissance élevée dans les HPLDs génère une chaleur substantielle, ce qui impacte négativement les performances et la durée de vie des puces si cela n'est pas géré efficacement. Pour assurer un fonctionnement normal, ces lasers nécessitent des systèmes avancés de dissipation de chaleur ou des conceptions thermiques optimisées, telles que le refroidissement par microcanaux ou les dissipateurs thermiques en diamant.

Le cœur d'un HPLD est un guide d'onde optique pompé électriquement, dont la taille et la structure affectent directement la qualité du faisceau. Un guide d'onde étroit ne supporte qu'un seul mode transverse, entraînant une sortie de puissance limitée par diffraction mais inférieure. Un guide d'onde plus large permet plusieurs modes, augmentant la puissance mais dégradant la qualité du faisceau en raison de composites de faisceau irréguliers difficiles à focaliser ou à collimater précisément.

Les HPLDs sont devenus l'un des dispositifs centraux de la technologie laser moderne en raison de leur efficacité, de leur compacité et de leur flexibilité. Cependant, des défis tels que la qualité du faisceau et la gestion de la chaleur demeurent. Avec les avancées continues de la technologie et de l'innovation laser, les HPLDs sont prêts à devenir un moteur critique de l'industrie laser mondiale, tirant parti de leurs avantages irremplaçables et de leurs larges perspectives dans le traitement industriel, les applications médicales, la recherche scientifique et d'autres domaines.