Zvětšit obrázek

TeraBlade v akci. Kredit: TeraDiode.

Diodové lasery v dnešní době potkáme v laserových ukazovátkách, čtečkách čárových kódů, DVD přehrávačích a v řadě dalších podobných aplikacích s nízkou spotřebou energie. Jsou to také nejvýkonnější a nejpraktičtější cenově dostupné lasery na trhu. Vývojáři se už dlouho snaží zesílit výkon diodových laserů pro průmyslové aplikace, jako je například obrábění kovu. Jenže zesílení výkonu diodových laserů obvykle vede ke snížení kvality laserového paprsku anebo k jeho horšímu zaostření. A ještě nikdy se nepovedlo nabídnout zákazníkům takový diodový laserový paprsek, že by roztavil kov. Až teď.

Zvětšit obrázek

4kW přímý diodový laser TeraBlade-42000. Kredit: TeraDiode.

Spinout MIT Lincoln Laboratory jménem TeraDiode přichází na trh s multikilowattovým diodovým laserovým systémem TeraBlade-4000, který zvládne řezat a svářet i půlpalcovou ocel. Prý to umí lépe, než soudobé průmyslové lasery. Čtyřkilowattový diodový laser se slibným jménem TeraBlade používá novou technologii vyvinutou v MIT, která nasměruje jednotlivé paprsky diodového laseru do jednoho výsledného paprsku o průměru 100 mikronů, na střední vlnové délce 970 nanometrů. Dojde tak ke zesílení výkonu paprsku laseru, aniž by to vážněji postihlo jeho zaostření.

Zvětšit obrázek

Technologie WBC (Wavelenght Beam Combining). Kredit: TeraDiode.

Podle spoluzakladatele a viceprezidenta TeraDiode Robina Huanga, který je zároveň bývalým zaměstnancem Lincoln Laboratotry a také jedním z vynálezců systému TeraBlade, vytváří jejich technologie laserový paprsek, který je srovnatelný s tradičními průmyslovými lasery. Jeho výhodou je ale velmi efektivní provoz a příjemně nízká cena.

Podle Huanga představuje TeraBlade třetí generaci průmyslových laserů. První generace zahrnuje lasery založené na oxidu uhličitém, v nichž vytváří laserový paprsek elektrický proud procházející plynem. Tyhle lasery vznikly před pár desetiletími, jsou velmi intenzivní, velké jako náklaďák a pracují asi tak se dvacetiprocentní účinností. Po nich se objevily diodově buzené pevnolátkové lasery (DPSS, Diode-Pumped Solid-State), v nichž energie z diodových laserů putuje do pevného média, obvykle krystalu, z něhož pak vychází laserový paprsek. Tyhle lasery fungují s maximálně třicetiprocentní účinností.

Zvětšit obrázek

TeraDiode dobývá svět laserů. Kredit: TeraDiode.

TeraBlade, jako průkopník třetí generace, tvoří laserový paprsek přímo z diod, čímž obchází nutnost použití pevného média a zároveň šetří potřebnou energii. Jeho hustota zářivého výkonu je srovnatelná s ostatními průmyslovými lasery, cca 2,600 megawattů na čtvereční centimetr na steradián, přičemž dosahuje čtyřicetiprocentní účinnosti.

Systém TeraBlade využívá technologii skládání vlnových délek paprsků (WBC, Wavelenght Beam Combining). Diodové lasery jsou vlastně malá polovodičová zařízení, v nichž po zapojení do elektrického proudu elektrony vytvoří fotony o stejné vlnové délce. Ty putují stejným směrem do optických čoček, v nichž se zaostří do výsledného laserového paprsku. Jednotlivé diodové lasery, jako je například laserové ukazovátko, mohou vytvořit infračervený nebo blízce infračervený paprsek, který lze zaostřit do velmi malého prostoru. Jen není příliš výkonný. Když ale Huang a spol. šikovně překryjí velký počet podobných paprsků s odlišnými vlnovými délkami, tak získají vysoce zaostřený paprsek, který je zároveň velmi intenzivní.

Na OSLU často píšeme o nových technologiích, u nichž se schyluje k průmyslovému využití za pár měsíců, let anebo prostě v dohledné době. Použití systému TeraBlade se už rozbíhá na plné obrátky. Společnost TeraDiode ho už od dubna dodává do svářecích systémů Panasonic Welding System v Evropě a v Japonsku. Své zákazníky si už našla i mezi dalšími globálními výrobci strojů s průmyslovými lasery. Huang se nijak netají svou vizí rozpoutat revoluci v laserovém průmyslu tím, že jej zaplaví jejich přímými diodovými lasery.

Zajímavé aplikace nové laserové technologie se jistě uplatní i ve vojenském průmyslu. Diskutuje se i možnost postavit účinný laser, který by oslepoval teplem naváděné střely, vypálené proti cílům ve vzduchu.

Laser Demo. Kredit: TeraDiode.
http://www.youtube.com/watch?v=hYyhXYDM9KA

Literatura

MIT News 23. 7. 2014, Wikipedia (Laser diode).