С развитием современных технологий высокомощные лазерные диоды (HPLDs) используются все чаще. Как ключевая ветвь лазерных диодов (LDs), HPLDs — это устройства, основанные на принципе световыделения полупроводниковых PN-переходов, способные выдавать мощные лазерные лучи. Их основные преимущества заключаются в высокой электрооптической эффективности, компактной конструкции и высокой надежности, что делает их широко используемыми в промышленной обработке, медицинских приложениях, связи, национальной обороне и других областях. Эта статья анализирует возможности и вызовы HPLDs с различных точек зрения.

С ростом производственных отраслей растет спрос на оборудование для высокомощной лазерной обработки. HPLDs используются в резке, сварке, термообработке и порошковом напылении металлических материалов. По сравнению с традиционными методами обработки лазерная обработка предлагает такие преимущества, как высокая точность, высокая скорость и небольшие зоны термического влияния, что повышает производительность и качество продукции. Например, лазерные диоды синего цвета мощностью в киловатт показывают широкие перспективы в промышленных приложениях, таких как резка и сварка материалов с высокой отражательной способностью (например, меди) и склеивание фольги.

В медицинской хирургии HPLDs используются для резки тканей, гемостаза, сварки и лечения опухолей. Они обеспечивают точную подачу энергии, уменьшая повреждение окружающих тканей и повышая безопасность и эффективность хирургических вмешательств. Новые технологии высокомощных лазеров обещают разработку инновационных методов лечения рака, значительно продвигая современную медицину. Кроме того, HPLDs могут излучать высококонцентрированные световые лучи, улучшая возможности медицинской визуализации.

HPLDs служат критически важными инструментами в различных научных областях. В биомедицине высокомощные импульсные лазерные диоды (473 нм синего света) могут активировать светочувствительные нейроны, экспрессирующие белки, через волоконную связь, позволяя регулировать нейронную активность с временным разрешением на уровне миллисекунд для изучения функций нейронных сетей. В приложениях Lidar высокомощные импульсные лазерные диоды (1550 нм), установленные на спутниках, картируют топографии, измеряя время и интенсивность лазерного эха.

Высокая мощность, выдаваемая HPLDs, генерирует значительное количество тепла, что негативно сказывается на производительности и сроке службы чипа, если не управлять этим эффективно. Для обеспечения нормальной работы эти лазеры требуют современных систем отвода тепла или оптимизированных тепловых конструкций, таких как микроканальное охлаждение или алмазные радиаторы.

Сердцем HPLD является оптический волновод с электрическим накачиванием, размер и структура которого напрямую влияют на качество луча. Узкий волновод поддерживает только один поперечный режим, что приводит к дифракционно-ограниченному, но более низкому выходу мощности. Более широкий волновод позволяет несколько режимов, увеличивая мощность, но ухудшая качество луча из-за неправильных композиций луча, которые трудно точно фокусировать или коллимировать.

HPLDs стали одним из основных устройств в современной лазерной технологии благодаря своей эффективности, компактности и гибкости. Однако такие проблемы, как качество луча и управление теплом, остаются. С постоянным развитием технологий и инновациями в области лазеров HPLDs готовы стать критическим двигателем в глобальной лазерной индустрии, используя свои незаменимые преимущества и широкие перспективы в промышленной обработке, медицинских приложениях, научных исследованиях и других областях.