Diodenlaser

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Diodenlaser (auch Halbleiterlaser) generieren ihr Licht mit einer oder mehreren nebeneinander geschalteten Laserdioden. Ihre Anregung erfolgt direkt elektrisch, d.h. die elektrische Energie wird ohne Gasentladung direkt in Licht umgewandelt. Dadurch weisen Diodenlaser hohe Wirkungsgrade auf. Diodenlaser, die in der Materialbearbeitung eingesetzt werden, emittieren typischerweise Licht im Bereich von einem Mikrometer Wellenlänge. Die Emissionswellenlänge kann aber durch die Materialwahl für das aktive Medium variiert werden.

Als Einzelemitter liegt ihre Leistung bei nur wenigen Watt. Einsatz finden sie in dieser Form z.B. bei der optischen Datenübertragung, in CD- und DVD-Abtastern bzw. –brennern oder in Laserpointern.

Um höhere Leistungen zu erzielen, werden oft mehrere Einzeldioden in einem schmalen Chip nebeneinander zu sogenannten Barren (englisch bar) integriert. Diese liefern, auf einer Wärmesenke montiert, über 50 Watt Ausgangsleistung.

Mehrere Barren können wiederum zu Stapeln (englisch stacks) zusammengefasst werden, wobei die elektrisch in Reihe geschalteten Barren Einzelstrahlen emittieren, die wiederum optisch kombiniert werden. So lassen sich optische Leistungen von 0,5–1 kW erzeugen, jedoch hat der Laserstrahl eine wesentlich schlechtere Strahlqualität als andere Laser gleicher Leistung. Bis zu 6 Stapel kann man durch verschiedene Wellenlängen und Polarisationsrichtungen ohne Verschlechterung der Strahlqualität optisch addieren, sodass man Leistungen im zweistelligen kW-Bereich erreichen kann.

Vorteile und Nachteile

Ihr Vorteil gegenüber anderen Lasertypen sind u.a. die hohe Effizienz, mit der elektrische Energie in Lichtenergie umgewandelt wird, die kompakte und einfache Bauform sowie die relativ günstigen Herstellungskosten.

Nachteilig ist die – im Vergleich zu anderen Lasern - schlechtere Strahlqualität mit großer Divergenz und spektraler Breite der emittierten Strahlung.

Anwendungen

Anwendung finden Diodenlaser beispielsweise beim Laserschweißen von Metallen und Kunststoffen, bei der Oberflächenbehandlung, beim Laserschneiden von Metallen und anderen Materialien, beim Laserlöten und Härten von Metallen. Weiterhin finden sie Einsatz bei der optischen Nachrichten- und Datenübertragung, der integrierten Optik, der Messtechnik und Sensorik, in der Medizin (insbesondere Zahnmedizin) sowie als Pumplaser, insbesondere für Faserlaser.


Diodenlaser stehen derzeit für den kleinsten Anteil im Laserquellenmarkt, konnten jedoch Einsatzbreite und Marktvolumen in den letzten Jahren erheblich ausweiten.

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