二极管激光器——用于激光笔、条形码扫描仪、DVD播放机和其他低功率应用——可能是目前最高效、最紧凑、最低成本的激光器。
多年来，人们一直在尝试放大这些有价值的激光器的亮度，以用于工业应用，如焊接和切割金属。但提高功率通常意味着降低光束质量或聚焦。而且光束的强度永远不足以熔化金属。
现在麻省理工学院林肯实验室纺丝Teradiode正在商业化Multikilowatt Diode激光系统，该系统足够亮，以便削减和焊接 - 即使通过半英寸的钢铁 - 比今天的工业激光更大。
4千瓦TELABLADE在MIT开发的新型功率缩放技术上运行，该技术操纵单个二极管激光束进入单个输出射线。这允许在保持非常聚焦光束的同时提高二极管激光器的功率。
“与传统的制造激光器（如二氧化碳，磁盘和纤维）相比，”Terablade“具有可比的光束质量，”Teradiode联合创始人和副总裁Robin Huang表示，林肯实验室研究员和无成立的共同发明人。“然而，由于Terablade是直接二极管激光器，与这些其他激光相比，它具有最高的效率和最低的拥有成本。”
黄说，Terablade代表了一个“第三代”工业激光器。几十年前演变的第一代是二氧化碳激光器，其中电力通过气体产生光线。这些非常亮，但可以像卡车一样大，效率大约20％。
然后出现了二极管泵浦的固态(DPSS)激光器——包括磁盘和光纤——它首先将二极管激光器的能量转移到介质(通常是晶体)，然后再将其转换成激光束。这些设备的运行效率只有30%左右。
但是TeraBlade，被恰当地称为“直接二极管”激光器，直接使用来自二极管的光，跳过了DPSS转换步骤，节省了能源，黄说。这意味着，TeraBlade的功率和亮度与所有其他工业激光器一样——每平方厘米约2600兆瓦——效率约为40%。
波长波束结合
TeraBlade的核心是一种功率比例技术，即波长光束组合(WBC)，或称非相干光束组合，由黄光雄和林肯实验室前研究员、TeraDiode联合创始人卞钱恩(Bien Chann)共同开发，卞钱恩现在是该公司的副总裁和首席技术官。
二极管激光器是微小的半导体器件，当电荷时，导致电子产生相同波长的光子，或者在相同方向上行进。当通过输出准直透镜馈送时，这会产生一条激光。
黄解释说，一个单独的二极管激光器，比如一个激光笔，可以发出一束红外和近红外波长的光束，可以紧紧聚焦到一个非常小的点，但功率很小。然而，在不同波长的许多相似光束重叠时，会产生聚焦在一个小点上的光束，使其非常强烈。不同波长的重叠光束的数量可能非常高。
在2000年代初，黄，通道和林肯实验室同事建立了一些基于WBC技术的原型激光器。一个达到了50瓦的功率水平的一个，“这是世界上的二极管激光亮度的记录，”黄说。
2009年，黄和钱恩，以及林肯实验室(Lincoln Laboratory)前员工、现为TeraDiode董事会成员的弗雷德·莱昂伯格(Fred Leonberger)和前首席执行官大卫·索森(David Sossen)，在马萨诸塞州的威尔明顿推出了TeraDiode。，将技术推向市场。(该公司现任首席执行官是光子学企业家帕尔维兹•塔耶巴蒂。)
如今，基于WBC的TERABLADE是一种激光模块，其包含二极管激光器（长阵列的二极管激光器），变换透镜，衍射光栅和输出透镜。来自二极管激光器的光通过变换透镜，在仔细定位的衍射光栅上，用平行线划伤一块玻璃板。然而，代替以不同的角度分散光 - 它设计成的 - 光栅迫使光束进入相同方向，彼此叠加它们。
还有一些其他Multikilowatt直接二极管激光器，但它们在另一个流行且类似的功率缩放技术上运行，称为并排或空间束组合，它们将相似波长的光束连接在一起。随着二极管激光器的数量增加，光束质量降低，导致大的聚焦点，限制了光束的强度。
黄说，这意味着TELabalade输出大约比这些缩放的直流电模型更亮的光束。
每个Terabalade模块输出大约1000瓦，可以缩放以增加功率。该公司还开发了一种商业无线电设计系统：3英尺立方体，具有多个激光发动机，控制电脑，电源和用于焊接和切割的输出头等。
天空是极限
黄说，Teradiode技术正在寻找日本和德国等国家的客户，其中能源成本高。
4月，该公司开始将其系统运送到欧洲和日本的松下焊接系统。其他客户包括基于工业激光的机器和系统集成商的顶级全球建筑商。
“更广泛地说，我们的愿景是彻底改变激光行业，”黄说，通过将强大的直接二极管激光器引入全球各地的各种应用。
他补充说，未来该公司还将着眼于国防应用。一种想法是制造一种作为热追踪导弹威慑物的激光:它向导弹发射红外激光，这会扰乱导弹的程序，导致它失去目标。这种激光器的结构紧凑，可以安装在战斗机上。
随着Terablade技术，Huang说，“天空是极限 - 字面上。”
提交：快速原型设计
