דיודת לייזר: הכוח המרכזי מאחורי יישומי לייזר בעלי הספק גבוה

ככל שטכנולוגיית הלייזר ממשיכה להתפתח, סוגי מקורות הלייזר הופכים מגוונים יותר ויותר. ביניהם, מוט דיודת הלייזר בולט בזכות תפוקת ההספק הגבוהה שלו, המבנה הקומפקטי שלו וניהול התרמי המעולה שלו, מה שהופך אותו למרכיב חיוני בתחומים כמו עיבוד תעשייתי, אסתטיקה רפואית, מקורות משאבה ומחקר מדעי.

1. מהו פס דיודה לייזר?

פס דיודות לייזר, המכונה גם מערך דיודות לייזר, הוא התקן לייזר מוליך למחצה בעל הספק גבוה הנוצר על ידי שילוב מספר יחידות פולטות לייזר על גבי מצע משותף יחיד. בדרך כלל, כל יחידה פולטת היא ברוחב של כ-100 מיקרומטר, בעוד שהרוחב הכולל של הפס יכול לנוע בין מספר מילימטרים לסנטימטרים. מכיוון שמספר יחידות לייזר מסודרות זו לצד זו, פסי דיודות לייזר יכולים לספק הספק רציף או פולס מעשרות וואט ועד ליותר מקילוואט.

2. תכונות עיקריות

① צפיפות הספק גבוהה

מוטות דיודה לייזר משלבים מספר פולטים בחלל קומפקטי כדי לספק הספק גבוה במיוחד, מה שהופך אותם לאידיאליים עבור יישומים הדורשים כמויות גדולות של אנרגיה.

② ניהול תרמי מעולה

מבנה המוטות תואם לטכנולוגיות אריזה שונות, כגון AuSn (זהב-בדיל), אינדיום מלא ואריזות היברידיות, אשר משפרות את פיזור החום, מאריכות את תוחלת החיים של המכשיר ומבטיחות פעולה יציבה לטווח ארוך.

③ אורכי גל הניתנים להתאמה אישית

בהתאם ליישום, ניתן לתכנן מוטות דיודה לייזר לאורכי גל פעולה שונים, כגון 808 ננומטר, 915 ננומטר, 940 ננומטר ו-976 ננומטר. התאמה אישית של אורכי גל מיוחדים זמינה גם כן כדי לענות על הצרכים הספציפיים של חומרים ומערכות שונות.

④ עיצוב קרן גמיש

למרות שאיכות הקרן של מוטות דיודה לייזר נמוכה בדרך כלל מזו של לייזרים במצב יחיד, ניתן להשתמש ברכיבים אופטיים כגון מערכי עדשות, צימוד סיבים ומערכות מיקרו-עדשות כדי לקיים או למקד את הקרן, ובכך לשפר את האינטגרציה והגמישות ביישומי המערכת.

3. תחומי יישום

① ייצור תעשייתי

דיודות לייזר, המשמשות בריתוך פלסטיק, טיפול בחום של מתכות, ניקוי לייזר וסימון, מציעות יחס עלות-ביצועים מצוין במערכות הדורשות מקורות לייזר בעלי הספק גבוה.

② רפואי ואסתטי

לדוגמה, דיודות לייזר 808 ננומטר נמצאות בשימוש נרחב במכשירי הסרת שיער בלייזר. הן מספקות עוצמה גבוהה ועומק חדירה בינוני, ומשמידות ביעילות את זקיקי השיער מבלי לפגוע ברקמה הסובבת.

③ מקורות משאבה עבור לייזרי סיבים

במערכות לייזר סיבים בעלי הספק גבוה, מוטות דיודה לייזר משמשים לעתים קרובות כמקורות משאבה כדי לעורר סיבים מסוממים ב-Yb או Er, וממלאים תפקיד חיוני בבניית מערכות לייזר בעלות הספק גבוה.

④ מחקר מדעי והגנה

מוטות דיודה לייזר נמצאים בשימוש נרחב גם בטכנולוגיות מתקדמות כגון ניסויים בפיזיקה באנרגיה גבוהה, LiDAR ותקשורת לייזר, בשל הפלט היציב שלהם ותכונותיהם הניתנות להתאמה אישית.

ככל שדרישות הביצועים עבור מערכות לייזר ממשיכות לעלות, מוטות דיודה לייזר מתפתחים לעבר הספק גבוה יותר, אמינות רבה יותר, גורמי צורה קטנים יותר ועלויות נמוכות יותר. כמרכיב מפתח במערכות יישומי לייזר, מוטות דיודה לייזר מאומצים באופן נרחב בתחומים היי-טק. עם ההתקדמות הטכנולוגית המתמשכת ושרשרת תעשייה בוגרת יותר ויותר, מוטות דיודה לייזר צפויים ליהנות מענפי שוק רחבים יותר ולקבל תפקיד אסטרטגי יותר בעתיד.