Для большинства людей, когда они слышат термин «диод», он автоматически относится к светодиодному освещению, благодаря лауреатам Нобелевской премии по физике 2014 года за их работу над синим светодиодом
Хотя в большинстве случаев вы, вероятно, правы, диоды не обязаны излучать свет и могут использоваться во множестве устройств. Когда вы используете их таким образом, чтобы стимулировать когерентное излучение света, а затем комбинируете их с резонатором, вы получаете то, что называется лазерным диодом.
Терминология
Во-первых, вы должны знать, что, несмотря на частое неправильное использование терминов, диодные лазеры, лазерные диоды и полупроводниковые лазеры обычно являются одним и тем. Давайте разберемся с этим и немного уточним эти термины.
Лазерный диод, как и обычный диод, основан на PN-переходе. Что отличает его, так это то, что в него добавлен слой, способный к самопроизвольному излучению.
Диодный лазер — это лазер на основе лазерных диодов. Так, лазер может состоять только из одного диода, но может содержать и несколько. Он также может включать в себя множество других оптических компонентов.
Полупроводниковый лазер, как следует из названия, основан на полупроводниках. Его внутренняя структура не обязательно должна быть диодной. В большинстве случаев так оно и есть.
Что делает лазер диодным лазером?
Вы должны понимать, что в лазерном мире несмотря на то, что лазеры состоят из нескольких разных компонентов, мы склонны классифицировать по активной среде Основные типы: оптоволоконные, твердотельные, газовые, жидкие и полупроводниковые. Полупроводники и волоконные лазеры на самом деле являются частными случаями твердотельных лазеров, которые достаточно развились, чтобы получить собственную категорию. Диодные лазеры отличаются от твердотельных лазеров, главным образом, их PN-переходом.
Источником энергии лазерных диодов является электрический ток, проходящий через этот PN-переход. Вот почему мы говорим, что они имеют электрическую накачку (в отличие от оптической накачки, когда инверсия населенности достигается с помощью источника света). На самом деле, диодные лазеры часто сами используются в качестве оптической накачки для других лазеров.
Как и у диода, интенсивность диодного лазера имеет тенденцию линейно коррелировать с потребляемым током. На самом деле, диодные лазеры довольно популярны из-за их высокой электрическо-оптической эффективности, а это означает, что они хорошо преобразовывают этот ток в мощность лазера. Обычно это соотношение составляет около 50%, но в идеальных условиях может достигать 80%.
Почему использовать и почему нет?
Помимо эффективности электрическо-оптического преобразования, у диодных лазеров есть и другие преимущества. Они, как правило, имеют долгий срок службы и довольно надежны (при правильном использовании). Они одинаково эффективны при использовании с малой и высокой мощностью. Они дешевы и довольно компактны по сравнению с другими типами лазеров.
С другой стороны, этот тип лазера обычно имеет плохое качество луча и очень большую расходимость луча, что делает их менее полезными на расстоянии. Кроме того, качество луча имеет тенденцию сильно различаться в зависимости от мощности. Несмотря на высокую расходимость, некоторые маломощные диодные лазеры все же могут демонстрировать хорошее общее качество луча. Но применение высокомощных диодных лазерах достаточно затруднено. Лучи высокомощных диодных лазеров, как правило, демонстрируют высокую асимметрию и астигматизм, что значительно усложняет работу с ними без соответствующих оптических компонентов.
Применение диодных лазеров
Все эти свойства предрасполагали диодные лазеры к применению в некоторых областях и отделяли их от других.
Как упоминалось ранее, они являются эффективной оптической накачкой для других лазеров.
Диодные лазеры малой мощности с высококачественными лучами широко используются для чтения и записи данных на различные носители, такие как, например, компакт-диски и диски BLU-RAY. Ваша игровая приставка, вероятно, имеет внутри диодный лазер!
В наши дни бумага становится все менее и менее полезной, но вы, вероятно, смутно слышали о такой штуке, как лазерный принтер или лазерный сканер. Ну, угадайте что? Опять диодные лазеры.
Когда вы возвращаетесь в детство и думаете о том, как ребенок пришел в школу с маленькой красной лазерной указкой… Скорее всего, это диодный лазер.
Вы также найдете их в медицинской промышленности (хотя вы, вероятно, найдете любой другой тип лазера). В основном в хирургии и при дерматологическом лечении. Да, вы правильно поняли, ваша следующая эпиляция может быть сделана с помощью диодного лазера.
Вы думаете о модернизации этапа сварки металла на вашем заводе? Вы можете взглянуть на диодные лазеры, поскольку они энергетически эффективны и дешевы. Кроме того, находясь очень близко к металлическим деталям, даже несмотря на то, что диодные лазеры имеют плохое качество луча, на конечный результат, как правило, это никак не повлияет.
И последнее, но не менее важное: они широко используются в оптоволоконной связи.
Итак, как видите, диодные лазеры встречаются среди нас намного чаще, чем можно было ожидать. И если вы собираетесь использовать мощный источник света в исследованиях или в промышленности, было бы неплохо проверить его профиль с помощью такой камеры, как BEAMAGE-4M, или охарактеризовать качество его луча с помощью BEAMAGE-M2.
