Un diodo láser de alta potencia es un láser que produce rayos de luz de alta potencia utilizando un semiconductor como medio de ganancia del láser. La potencia de un láser, medida en unidades llamadas vatios, es la velocidad a la que el láser convierte la energía. Alta potencia no es un término definido con precisión, y su significado varía según el tipo de láser y la aplicación del láser, pero un diodo láser de alta potencia suele ser un láser con una potencia en vatios o kilovatios (kW), lo que lo distingue de los diodos láser de rango de milivatios utilizados para aplicaciones como punteros láser y lectores de discos ópticos. Los diodos láser de alta potencia se utilizan para aplicaciones industriales como calentamiento y soldadura y también se utilizan para bombear ópticamente láseres de estado sólido de alta potencia.
Un diodo láser produce un haz de luz bombeando energía en forma de electricidad a un semiconductor, que sirve como medio de ganancia del láser. El semiconductor suele estar compuesto por sustancias como el fosfuro de indio (InP) o compuestos de galio como el nitruro de galio (GaN) y el arseniuro de galio (GaAs). La electricidad eleva temporalmente el nivel de energía de los electrones del semiconductor y, cuando vuelven a su nivel original, la energía se emite en forma de fotones, que luego se enfocan en un haz. Los diodos láser a menudo se agrupan en conjuntos de emisores láser individuales uno al lado del otro llamados barras de diodos, que a su vez a veces se combinan en una matriz bidimensional llamada pila de diodos.
La potencia es la producción de energía a lo largo del tiempo, con el vatio definido como un julio de energía por segundo. La potencia de un láser puede referirse al número máximo de vatios que puede producir durante un pulso corto, llamado potencia máxima, o al número promedio de vatios que puede generar durante un período prolongado, llamado potencia promedio. Los láseres enfrentan una compensación entre la potencia del rayo y la calidad del rayo, que se refiere a qué tan enfocado está el rayo. Esto afecta qué tan preciso puede ser el haz y qué tan bien puede entregar energía enfocada a mayores distancias. La calidad del haz se puede mejorar mediante varias características de diseño del láser, pero los láseres más potentes tienen una calidad de haz más baja que los láseres menos potentes, en igualdad de condiciones.
Un diodo láser de alta potencia suele tener una calidad de haz relativamente baja y produce un haz con gran divergencia, lo que significa que los fotones en el haz se propagan rápidamente a medida que avanzan. En consecuencia, se utilizan con mayor frecuencia para aplicaciones que se pueden realizar a corto alcance y no requieren una precisión extrema. Los diodos láser de alta potencia se utilizan comúnmente en la industria para fines como soldadura, soldadura y tratamiento térmico.
También se puede utilizar un diodo láser de alta potencia como bomba óptica, una fuente de luz que alimenta a otros láseres. En un láser de estado sólido bombeado por diodos, un diodo láser de alta potencia dispara un rayo de luz hacia el medio de ganancia del láser de estado sólido. El medio de ganancia de estado sólido suele ser vidrio o material cristalino, como corindón o granate de itrio y aluminio dopado con iones metálicos. La luz del láser de diodo energiza el medio de ganancia de estado sólido, que a su vez comienza a producir luz que puede enfocarse en un rayo con una calidad de haz superior a la que podría producir un diodo láser de alta potencia por sí solo.