Eine Hochleistungslaserdiode ist ein Laser, der unter Verwendung eines Halbleiters als Verstärkungsmedium des Lasers Hochleistungslichtstrahlen erzeugt. Die Leistung eines Lasers, gemessen in Watt, ist die Geschwindigkeit, mit der der Laser Energie umwandelt. High-Power ist kein genau definierter Begriff und seine Bedeutung variiert je nach Lasertyp und Anwendung des Lasers, aber eine High-Power-Laserdiode ist normalerweise ein Laser mit einer Leistung in Watt oder Kilowatt (kW), was ihn unterscheidet aus Laserdioden im Milliwattbereich, die für Anwendungen wie Laserpointer und optische Disc-Lesegeräte verwendet werden. Hochleistungs-Laserdioden werden für industrielle Anwendungen wie Heizen und Schweißen sowie zum optischen Pumpen von Hochleistungs-Festkörperlasern verwendet.
Eine Laserdiode erzeugt einen Lichtstrahl, indem sie Energie in Form von Elektrizität in einen Halbleiter pumpt, der als Laserverstärkungsmedium dient. Der Halbleiter besteht meist aus Substanzen wie Indiumphosphid (InP) oder Galliumverbindungen wie Galliumnitrid (GaN) und Galliumarsenid (GaAs). Die Elektrizität erhöht vorübergehend das Energieniveau der Elektronen des Halbleiters, und wenn sie auf ihr ursprüngliches Niveau zurückfallen, wird die Energie in Form von Photonen emittiert, die dann in einen Strahl fokussiert werden. Laserdioden werden oft in Arrays von nebeneinander angeordneten einzelnen Laseremittern gruppiert, die als Diodenbarren bezeichnet werden, die wiederum manchmal weiter zu einem zweidimensionalen Array, das als Diodenstapel bezeichnet wird, kombiniert werden.
Leistung ist die Energieabgabe über die Zeit, wobei das Watt als ein Joule Energie pro Sekunde definiert ist. Die Leistung eines Lasers kann sich entweder auf die maximale Anzahl von Watt beziehen, die er während eines kurzen Pulses erzeugen kann, genannt Spitzenleistung, oder die durchschnittliche Anzahl von Watt, die er über einen längeren Zeitraum abgeben kann, genannt durchschnittliche Leistung. Laser stehen vor einem Kompromiss zwischen Strahlleistung und Strahlqualität, der sich darauf bezieht, wie fokussiert der Strahl ist. Dies beeinflusst, wie präzise der Strahl sein kann und wie gut er fokussierte Energie auf größere Entfernungen liefern kann. Die Strahlqualität kann durch verschiedene Konstruktionsmerkmale des Lasers verbessert werden, aber leistungsstärkere Laser haben bei sonst gleichen Bedingungen eine geringere Strahlqualität als weniger leistungsstarke Laser.
Eine Hochleistungs-Laserdiode hat in der Regel eine relativ schlechte Strahlqualität und erzeugt einen Strahl mit hoher Divergenz, was bedeutet, dass sich die Photonen im Strahl bei ihrer Fortbewegung schnell ausbreiten. Folglich werden sie am häufigsten für Anwendungen verwendet, die auf kurze Distanz durchgeführt werden können und keine extreme Präzision erfordern. Hochleistungs-Laserdioden werden in der Industrie häufig für Zwecke wie Löten, Schweißen und Wärmebehandlung verwendet.
Eine Hochleistungs-Laserdiode kann auch als optische Pumpe verwendet werden, eine Lichtquelle, die andere Laser antreibt. Bei einem diodengepumpten Festkörperlaser feuert eine Hochleistungslaserdiode einen Lichtstrahl in das Verstärkungsmedium des Festkörperlasers. Das Festkörperverstärkungsmedium ist normalerweise ein Glas oder ein kristallines Material, wie beispielsweise mit Metallionen dotierter Korund oder Yttrium-Aluminium-Granat. Das Licht des Diodenlasers erregt das Festkörperverstärkungsmedium, das wiederum beginnt, Licht zu erzeugen, das in einen Strahl mit einer höheren Strahlqualität fokussiert werden kann, als eine Hochleistungslaserdiode allein erzeugen könnte.