Laserdiodetechnologie en aanbevelingen voor laserdiodeproducten

Laserdiodes zijn halfgeleidercomponenten die een geconcentreerde vermogensdichtheid van licht uitstralen. Dit wordt mogelijk gemaakt wanneer een elektrisch potentiaal wordt aangelegd over hun P- en N-lagen. Op het achtervlak van de lasership wordt een diëlektrische coating met hoge reflectiviteit aangebracht. Dit waarborgt dat meer van het licht uit het frontoppervlak wordt uitgezonden. Het frontoppervlak wordt tevens voorzien van een coating met lage reflectiviteit (vaak 2 of 3% reflectiviteit, afhankelijk van het vermogen) om het rendement verder te verhogen en slechts de minimale hoeveelheid licht te reflecteren die nodig is voor lasing. Daarnaast wordt er een regio in de actieve laag geëtst, die fungeert als golfgeleider en het licht in de laterale dimensie begrenst. Het licht wordt in de verticale richting van de golfgeleider opgesloten door de bovenste en onderste claddinglagen.

Afhankelijk van de afmetingen van de golfgeleider, zijn numerieke apertuur, golflengte en andere factoren, kan de laser singlemode of multimode zijn. Een singlemode laserdiode produceert een gaussiaanse bundel. Deze singlemode bundel heeft de laagste divergentie van alle typen laserbundels bij voortplanting in de ruimte, evenals de laagste etendue (Frans voor “spreiding”, omdat dit verwijst naar de minimale divergentie die bereikt kan worden voor een gegeven gecollimeerde bundeldiameter). Een multimode laserdiode, ook wel broad area waveguide (BAL) genoemd, heeft een grotere golfgeleider. Wanneer een broad area laser wordt gecollimeerd, vertoont het licht een veel grotere divergentie; de BAL gedraagt zich in zekere opzichten als een LED, vanwege de grotere emitter.

Divergentie kan echter voor elke laser worden verminderd door hem te collimeren met een lens met een langere brandpuntsafstand. Voor een bepaalde gecollimeerde bundel van om het even welke laserdiode geldt in feite dat de divergentie direct omgekeerd evenredig is met de brandpuntsafstand van de gebruikte lens. Meestal wordt een hoogwaardige asferische lens gekozen als collimatielens omdat hiermee de lage-etendue eigenschappen, oftewel de geringe divergentie van de laser, behouden blijven. Asferische lenzen kunnen bovendien zeer kostenefficiënt worden geproduceerd door volumematig spuitgieten. Deze combinatie levert een zeer kosteneffectieve lasermodule op.

Laserdiodes worden geïntegreerd in producten voor uiteenlopende toepassingen. Te talrijk om volledig op te sommen, zijn toepassingen onder andere graveren, snijden en markeren van diverse materialen zoals metalen, hout en kunststoffen. Diodelasers kunnen tevens als lichtbron worden gebruikt voor monsterverlichting in de life sciences. Zo worden laserdiodes vaak geïntegreerd als lichtbron in fluorescentiemicroscopen. Een van de belangrijkste voordelen van het gebruik van laserdiodes als lichtbron in medische en wetenschappelijke toepassingen, waaronder microscopie, is dat laserlicht spectraal dicht is. Gewoonlijk is het uitgestraalde spectrum van een halfgeleiderlaser geconcentreerd binnen een klein gebied van de golflengte, meestal 2 nm of minder. Dit kan verder worden versmald door een element voor golflengte-scheiding toe te voegen, dat ofwel longitudinaal geïntegreerd kan zijn in de golfgeleiderstructuur, of extern kan worden geplaatst. Voor graveerlasers is de spectrale breedte echter minder van belang dan de centrale golflengte.

Violette en blauwe laserdiodes met golflengtes van 405 nm, 445 nm of 450 nm zijn ideaal voor laserhoofden voor graveren, markeren en snijden, om uiteenlopende redenen. Kortegolflicht wordt door veel materialen sterk geabsorbeerd, heeft lage-etendue eigenschappen als gevolg van de doorgaans smalle golfgeleider voor sterk geconcentreerde vermogensdichtheden, is hoogvermogen, relatief ongevoelig voor temperatuur en heeft een lange levensduur.

Naast de integratie van laserdiodes in graveerlasers en wetenschappelijke lasers, verkoopt Opt Lasers ook afzonderlijke laserdiodes, vaak in TO-can behuizingen. Typische standaarden die wij leveren zijn 3,8 mm (TO-38), 5,6 mm (TO-56) en 9 mm (TO-18). Opt Lasers levert laserdiodes met diverse golflengtes, waaronder 405 nm, 445 nm, 465 nm, 473 nm, 488 nm, 505 nm, 520 nm, 638 nm, 808 nm, 830 nm, 850 nm, 980 nm en 1060 nm, zowel voor vrije ruimte als vezelkoppeling. Neem gerust contact met ons op indien u een andere golflengte nodig heeft voor uw toepassing.