Diode Laser là gì? Cấu tạo, Công dụng và Nguyên lý hoạt động

Diode Laser là một cái tên khá thân quen với những người làm trong lĩnh vực spa, thẩm mỹ. Bên cạnh đó, các thiết bị laser diode cũng được ứng dụng trong nhiều ngành nghề khác nhau như công nghiệp, viễn thông, y tế, quang học,… Có thể nói rằng, đây là một công nghệ cực kỳ cần thiết trong đời sống hiện đại ngày nay. Vậy, bạn biết gì về máy diode laser? Những thông tin sau đây sẽ giúp bạn hiểu thêm về dòng máy đặc biệt thú vị này. 

Diode laser là gì?

Diode Laser là một thiết bị điện tử có thể chuyển đổi nguồn năng lượng điện sang nguồn năng lượng ánh sáng coherent. Thiết bị này được ứng dụng khá phổ biến trong các lĩnh vực như công nghệ viễn thông, y học, sản xuất các thiết bị điện tử. Chiếc máy này có cấu tạo khá đơn giản chỉ gồm một sợi bán dẫn dùng điện để kích thích nhằm tạo ra nguồn sóng laser. 

Nguyên lý hoạt động của máy Diode Laser

Máy hoạt động dựa trên nguyên lý kích thích quang điện. Một khi dòng điện chạy qua hệ thống laser diode sẽ tạo nên các lỗ trống và cả electron bên trong chất bán dẫn. Những lỗ trống cùng với electron này sẽ va chạm với nhau, từ đó giải phóng ra các photon. Những photon này sẽ bắt đầu hội tụ và có định hướng tốt để tạo thành các bức xạ laser. 

Một thiết bị Diode Laser được tạo nên bởi 3 lớp bán dẫn gồm: p, n và m (đây là lớp trung gian). trong đó, hai lớp p và n sẽ được kết nối với nhau thông qua một điện áp. Trong khi, lớp m sẽ được nối với nguồn điện áp cao hơn so với hai lớp p và n. 

Khi dòng điện đi qua hệ thống này, những lỗ trống cùng với các electron sẽ di chuyển ở bên trong lớp bán dẫn. Khi chúng có sự va chạm, nguồn năng lượng electron sẽ truyền sang cho các lỗ trống và tạo nên những trạng thái kích thích. Khi đó, electron sẽ chuyển dần sang một trạng thái có nguồn năng lượng thấp hơn và giải phóng ở dưới dạng photon. 

Các photon sẽ được khuếch đại thông qua lớp m để tạo nên bức xạ laser. Lớp trung gian có tính chất quang cơ học khá đặc biệt, có thể tạo nên một lược đồ phản xạ đa pha. Toàn bộ quá trình này sẽ tạo nên các tia ánh sáng coherent với mức độ tương phản khá cao cùng định hướng tương đối chính xác. 

Việc điều khiển tần số và cả độ rộng sóng của nguồn ánh sáng laser sẽ được tiến hành thông qua việc điều chỉnh dòng điện và cả nguồn điện áp được sử dụng với thiết bị Diode Laser. Cấu trúc của hệ thống bán dẫn cùng với điều kiện hoạt động của thiết bị sẽ có tác động đến tần số lẫn độ rộng sóng của nguồn ánh sáng laser. 

Phân loại Diode Laser hiện có

Hiện tại, máy Diode Laser được phân loại dựa theo nhiều tiêu chí khác nhau như:

Phân loại theo bước sóng

Trên thị trường, các thiết bị laser diode có các bước sóng dao động trong khoảng 380 – 1550 nm, được chia ra như sau:

• Máy chiếu laser hồng ngoại với bước sóng 780 – 1550nm
• Máy chiếu laser xanh với bước sóng 400 – 480 nm
• Máy chiếu laser đỏ với bước sóng trong khoảng 630 – 780 nm
• Máy chiếu laser xanh lam với bước sóng trong khoảng 400 – 480 nm
• Máy chiếu laser diode laze với bước sóng mạnh trong khoảng 1.064 – 1.120 nm

Phân loại dựa trên nguồn kích thích

Bên cạnh bước sóng, máy laser diode cũng được phân chia dựa trên nguồn kích thích với các loại phổ biến như sau:

• máy có 4 nguồn kích thích bằng dòng điện hoặc ánh sáng
• Máy kích thích bằng ánh sáng

Phân loại dựa theo cấu trúc

Các thiết bị laser diode hiện nay thường được sản xuất theo cấu trúc p-n-p hoặc n-p-n. Bên cạnh đó, máy cũng có thể được cấu tạo theo nhiều cấu trúc khác như:

• Máy laser diode khuếch đại
• Máy laser diode xung
• Máy laser diode ở trạng thái rắn

Nhìn chung, tùy theo ứng dụng mà mục đích mà khách hàng sẽ chọn được một loại máy phù hợp. 

Ứng dụng của thiết bị Diode laser trong đời sống hiện nay

Theo ghi nhận, Diode Laser đang là một thiết bị được ứng dụng trong khá nhiều lĩnh vực quan trọng khác nhau của cuộc sống, bao gồm:

• Công nghệ thông tin & viễn thông: Thiết bị sẽ được sử dụng để truyền các tín hiệu quang học, hỗ trợ ghi & đọc các dữ liệu ở trên những thiết bị lưu trữ quang. Chúng cũng thường được áp dụng trong những thiết bị mạng quang và cả các loại máy phát sóng ánh sáng. 
• Lĩnh vực y tế: Thiết bị được áp dụng trong các công việc như phẫu thuật bằng laser, điều trị các vấn đề về da liễu, mắt và cả nha khoa. Laser diode có khả năng tập trung năng lượng cao, điều chỉnh được công suất nên có thể dùng để cắt, hàn cũng như tạo hình trong việc chăm sóc và điều trị y tế. 
• Công nghệ chiếu sáng: Các thiết bị diode laser chiếu, laser, hiển thị điển tử hoặc hiển thị điểm,… Ngoài ra, chiếc máy laser diode này còn được sản xuất với nhiều bước sóng khác nhau ví dụ như đèn xanh, đỏ hoặc xanh lam, tạo ra nguồn ánh sáng mạnh và cực kỳ sắc nét. 
• Đo lường và kiểm tra: Bên cạnh đó, một số thiết bị diode còn được dùng để đo lường và kiểm tra khoảng cách, nhiệt độ, tốc độ và quang học,…

Phân biệt LED và Laser Diode

Cả Led và Laser Diode đều được xếp cùng loại với các chất bán dẫn, tuy nhiên, hai loại đèn chiếu này vẫn có những điểm khác biệt đã được các nhà chế tạo mạch phân tích như sau:

Nguyên lý hoạt động

• Máy chiếu đèn LED thường hoạt động theo nguyên lý chính là phát xạ điện quang. Dòng điện khi đi qua LED sẽ khiến các electron di chuyển từ lớp dẫn đến lớp viền. Từ đó, các photon sẽ hình thành và tạo ra nguồn ánh sáng. 
• Laser Diode lại hoạt động theo nguyên lý kích thích quang điện. Khi nguồn điện đi qua hệ thống laser diode sẽ tạo nên các lỗ trống và cả electron có trong chất bán dẫn. Những lỗ trống và cả electron sẽ cùng tương tác và tạo ra photon được khuếch đại, tạo nên màn bức xạ laser. 

Bước sóng

• Thiết bị LED có thể tạo ra được ánh sáng có bước sóng dao động trong khoảng 380 – 780 nm.
• Thiết bị Laser Diode có thể tạo ra nguồn ánh sáng có bước sóng lớn hơn trong khoảng 380 – 1.550 nm.

Cường độ ánh sáng

Theo các chuyên gia, thiết bị laser diode sẽ có cường độ ánh sáng mạnh hơn nhiều lần so với máy chiếu LED. Chính điều này giúp cho máy laser diode tạo ra được nguồn ánh sáng với hiệu suất cao cùng khả năng hoạt động được dù ở khoảng cách xa. 

Khả năng hội tụ ánh sáng

Máy laser diode có thể hội tụ nguồn ánh sáng thành một chùm ánh sáng khá nhỏ với khả năng tập trung năng lượng tương đối cao. Nhờ đó laser diode thường được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực y tế, khoa học hay công nghiệp cần có nguồn sáng mạnh. 

Định hướng ánh sáng

Các dòng máy laser diode có thể định hướng được ánh sáng theo một phương nhất định. Nhờ đó, chúng ta có thể dùng các thiết bị laser diode trong việc ghi, đọc dữ liệu, khoan, cắt kim loại cùng nhiều ứng dụng quang học khác,…

Tính ứng dụng

• Máy chiếu đèn LED được dùng phổ biến trong các lĩnh vực công nghệ chiếu sáng, làm màn hình điện tử,… cùng nhiều lĩnh vực khác của đời sống. 
• Trong khi đó, laser diode lại được dùng nhiều trong các lĩnh vực như công nghệ, viễn thông, y tế, quang học,…

Cách đấu dây thiết bị laser diode

Thông thường, một thiết bị Diode Laser sẽ luôn có tối thiểu là 3 chân (tức đầu vào, đầu ra và vỏ). Trong đó, hai cực âm – dương sẽ được kết nối đến trực tiếp nguồn điện (có thể là pin hoặc DC). Các bước đấu dây của thiết bị laser diode điển hình gồm có:

• Xác định được những yêu cầu cơ bản về điện áp, dòng điện mà thiết bị đang sử dụng. Những thông tin này đều được liệt kê trong các thông số kỹ thuật đi kèm của nhà sản xuất. 
• Cần chọn nguồn điện áp và dòng điện phù hợp với thiết bị diode laser. Trong một số trường hợp, bạn có thể phải dùng điện trở giới hạn dòng điện hoặc dùng mạch trình điều khiển nhằm bảo đảm dòng điện luôn được đảm bảo an toàn và không quá mức tối đa đã được quy định cụ thể. 
• Kết nối nguồn điện cùng với máy laser diode bằng dây hoặc bằng PCB. Bạn cần đảm bảo đúng cực và các dây điện được kết nối đúng, chắc chắn. Nếu cần thiết, bạn có thể trang bị thêm một thiết bị tản nhiệt hoặc một bộ máy làm mát để phòng ngừa tình trạng máy trở nên quá nóng. 
• Luôn kiểm tra thiết bị bằng đồng hồ đo công suất hoặc sử dụng máy hiện sóng nhằm đảm bảo máy luôn hoạt động chính xác với các thông số đã được thiết đặt trước đó. 

Một số lưu ý quan trọng khi sử dụng thiết bị laser diode

Để đảm bảo an toàn và hiệu quả khi sử dụng máy laser diode, bạn cần lưu ý đến một số vấn đề như sau:

• Bảo quản thiết bị ở vị trí khô ráo, tránh nơi ẩm mốc để không làm ảnh hưởng đến cách mạch điện tử ở bên trong
• Trước khi hoạt động, cần đảm bảo máy đã được điều chỉnh đúng thông số, kết nối nguồn điện an toàn,…
• Không chiếu tia laser vào các vật dụng khác để đề phòng cháy (vì nguồn ánh sáng của thiết bị khá cao, có thể gây bỏng và cháy đối với những vật dụng nguy hiểm)
• Kiểm tra, bảo dưỡng thiết bị định kỳ, đảm bảo máy luôn ở trong trạng thái ổn định, có thể hoạt động tốt nhất. 

Gợi ý địa chỉ mua máy diode laser uy tín

Nếu bạn đang có nhu cầu tìm mua một thiết bị Diode Laser phục vụ trong lĩnh vực y tế và làm đẹp thì có thể tham khảo các sản phẩm của HPMED Company. Đây là một trong số những đơn vị uy tín, chuyên phân phối các dòng máy thẩm mỹ, spa đạt tiêu chuẩn châu Âu, FDA,… cùng những chứng nhận đáp ứng yêu cầu về chất lượng của Bộ Y tế Việt Nam.

• Các dòng máy laser được HPMED cung cấp luôn đảm bảo yêu cầu về chất lượng
• Máy có hiệu quả sử dụng cao
• Thiết bị vận hành ổn định và an toàn
• Máy có thiết kế đẹp mắt và độ bền cao
• Giá thành sản phẩm luôn được công khai minh bạch, nhiều phân khúc khác nhau cho khách hàng lựa chọn

Trên đây là tổng hợp những thông tin cơ bản về diode laser mà bạn có thể tham khảo. Nếu bạn đang có ý định tìm mua thiết bị để phục vụ cho công việc của mình, hãy liên hệ ngay với HPMED để được nhân viên tư vấn và hỗ trợ chi tiết hơn.