Лазерные диоды – это полупроводниковые приборы, которые непосредственно преобразуют электрическую энергию в лазерный луч. Длина волны данного типа лазера составляет от 808 нм до 980 нм. Мощность отдельных полупроводниковых лазеров не превосходит несколько ватт, однако излучатели могут быть изготовлены на одной подложке, другими словами собирается линейка полупроводниковых лазеров, тем самым увеличивая выходную мощность до нескольких киловатт. Лазерный диод монтируется на радиатор (20–25 элементов) размером 10×0,6×0,1 мм. Радиатор монтируется на теплоотвод, охлаждаемый водой. Один такой лазерный элемент генерирует мощность до 50 Вт. Группируя несколько таких элементов, можно получить источник лазерного излучения мощностью несколько тысяч ватт в диапазоне длин волн 790–980 нм за счет перекрывания их лучей.
Очевидно, что комбинация многих отдельных пучков лучей проигрывает по уровню мощности традиционным типам лазеров. Этот фактор ограничивает применение высокоэффективных лазерных диодов. Однако они обладают и неоспоримыми преимуществами: лазерные диоды чрезвычайно компактны (источник мощностью 3 кВт легко поместить в обувную коробку), их легко интегрировать в существующие системы, они обладают высоким уровнем работоспособности, длительность жизненного цикла диодов превышает 10 тыс. часов. Эти достоинства делают их идеальным средством для широкого применения в промышленности – при закалке,
пайке, сварке и других видах обработки поверхности.
Как показано на графике, максимальная эффективность преобразования входной электрической энергии в свет линеек лазерных диодов составляет около 59%, что во много раз выше, чем для любого другого типа лазера, и примерно в три-четыре раза выше чем у CO2 лазера. Основное преимущество этой высокой эффективности является то, что значительно снижаются эксплуатационные расходы системы, т.к. меньше электроэнергии требуется для производства данного объема мощности. Небольшие размеры диодных лазеров позволяют их проще интегрировать в процесс производства деталей. Это также означает, что тепло выделяемое прибором находится в небольшой физической области. В результате они могут быть эффективно охлаждены малым объемом циркулирующей воды.
Как уже было сказано, диодный лазер имеет длину волны от 808 нм до 980 нм, из графика видно, чем короче длина волны, тем лучше металл поглощает излучение. Тем самым устраняется необходимость подготовки поверхности перед обработкой, следовательно, отсутствуют экологические издержки, связанные с соблюдением выбросов, очистки и утилизации химических веществ, используемых в процессе окраски. А также мощность диодных лазеров необходима меньше чем для СО2 лазера, для эффективного термоупрочнения материала. Данная длина волны позволяет производить транспортировку излучения с помощью волокна. Тем самым упрощается интеграция данной операции в производственную цепочку, а также использование прибора в оборудовании с ЧПУ.
