Une diode laser haute puissance est un laser qui produit des faisceaux de lumière haute puissance en utilisant un semi-conducteur comme milieu de gain du laser. La puissance d’un laser, mesurée en unités appelées watts, est la vitesse à laquelle le laser convertit l’énergie. La haute puissance n’est pas un terme défini avec précision, et sa signification varie selon le type de laser et l’application du laser, mais une diode laser haute puissance est généralement un laser avec une sortie en watts ou en kilowatts (kW), ce qui la distingue des diodes laser de la gamme milliwatt utilisées pour des applications telles que les pointeurs laser et les lecteurs de disques optiques. Les diodes laser haute puissance sont utilisées pour des applications industrielles telles que le chauffage et le soudage et sont également utilisées pour pomper optiquement des lasers à solide haute puissance.
Une diode laser produit un faisceau de lumière en pompant de l’énergie sous forme d’électricité dans un semi-conducteur, qui sert de milieu de gain laser. Le semi-conducteur est généralement composé de substances telles que le phosphure d’indium (InP) ou de composés de gallium tels que le nitrure de gallium (GaN) et l’arséniure de gallium (GaAs). L’électricité augmente temporairement le niveau d’énergie des électrons du semi-conducteur, et lorsqu’ils reviennent à leur niveau d’origine, l’énergie est émise sous forme de photons, qui sont ensuite focalisés en un faisceau. Les diodes laser sont souvent regroupées en réseaux d’émetteurs laser individuels côte à côte appelés barres de diodes, qui sont à leur tour parfois combinés en un réseau bidimensionnel appelé empilement de diodes.
La puissance est la production d’énergie au fil du temps, le watt étant défini comme un joule d’énergie par seconde. La puissance d’un laser peut faire référence au nombre maximal de watts qu’il peut produire pendant une courte impulsion, appelée puissance de crête, ou au nombre moyen de watts qu’il peut produire sur une période prolongée, appelée puissance moyenne. Les lasers sont confrontés à un compromis entre la puissance et la qualité du faisceau, qui fait référence à la focalisation du faisceau. Cela affecte la précision du faisceau et sa capacité à fournir une énergie focalisée à de plus grandes distances. La qualité du faisceau peut être améliorée grâce à diverses caractéristiques de conception du laser, mais les lasers plus puissants ont une qualité de faisceau inférieure à celle des lasers moins puissants, toutes choses étant égales par ailleurs.
Une diode laser haute puissance a généralement une qualité de faisceau relativement mauvaise et produit un faisceau avec une divergence élevée, ce qui signifie que les photons dans le faisceau se propagent rapidement lorsqu’ils avancent. Par conséquent, ils sont le plus souvent utilisés pour des applications pouvant être effectuées à courte portée et ne nécessitant pas une précision extrême. Les diodes laser haute puissance sont couramment utilisées dans l’industrie à des fins telles que le soudage, le soudage et le traitement thermique.
Une diode laser haute puissance peut également être utilisée comme pompe optique, une source lumineuse qui alimente d’autres lasers. Dans un laser à solide pompé par diode, une diode laser à haute puissance envoie un faisceau de lumière dans le milieu de gain du laser à solide. Le milieu de gain à l’état solide est généralement un verre ou un matériau cristallin, tel que le corindon ou le grenat d’aluminium d’yttrium dopé avec des ions métalliques. La lumière de la diode laser alimente le milieu de gain à l’état solide, qui à son tour commence à produire de la lumière qui peut être focalisée en un faisceau avec une qualité de faisceau supérieure à celle qu’une diode laser haute puissance pourrait produire seule.