Жартылай өткізгіш лазерлердегі жұмыс циклін түсіну: шағын параметрдің үлкен мағынасы

Қазіргі заманғы оптоэлектрондық технологияда жартылай өткізгіш лазерлер өздерінің ықшам құрылымымен, жоғары тиімділігімен және жылдам жауап беруімен ерекшеленеді. Олар байланыс, денсаулық сақтау, өнеркәсіптік өңдеу және зондтау/диапазон сияқты салаларда маңызды рөл атқарады. Дегенмен, жартылай өткізгіш лазерлердің өнімділігін талқылаған кезде, бір қарапайым, бірақ өте маңызды параметр - жұмыс циклі - көбінесе назардан тыс қалады. Бұл мақалада жартылай өткізгіш лазерлік жүйелердегі жұмыс циклінің тұжырымдамасы, есептеуі, салдары және практикалық маңызы қарастырылады.

1. Жұмыс циклі дегеніміз не?

Жұмыс циклі - қайталанатын сигналдың бір кезеңіндегі лазердің «қосулы» күйдегі уақыт үлесін сипаттау үшін қолданылатын өлшемсіз қатынас. Әдетте ол пайызбен көрсетіледі. Формула: Жұмыс циклі=(Импульс ені/Пульстік кезең (100%). Мысалы, егер лазер әрбір 10 микросекунд сайын 1 микросекундтық импульс шығарса, жұмыс циклі: (1 мкс/10 мкс)×100%=10%.

2. Неліктен жұмыс циклі маңызды?

Бұл тек арақатынас болғанымен, жұмыс циклі лазердің жылу басқаруына, қызмет ету мерзіміне, шығыс қуатына және жалпы жүйенің дизайнына тікелей әсер етеді. Оның маңыздылығын талдап көрейік:

① Жылуды басқару және құрылғының қызмет ету мерзімі

Жоғары жиілікті импульсті операцияларда жұмыс циклінің төмендеуі импульстар арасындағы «өшіру» уақытының ұзаруын білдіреді, бұл лазердің салқындауына көмектеседі. Бұл әсіресе жоғары қуатты қолданбаларда пайдалы, мұнда жұмыс циклін басқару термиялық кернеуді азайтып, құрылғының қызмет ету мерзімін ұзарта алады.

2 Шығыс қуаты және оптикалық қарқындылықты басқару

Жұмыс циклінің жоғары болуы орташа оптикалық шығыстың жоғары болуына әкеледі, ал жұмыс циклінің төмен болуы орташа қуатты азайтады. Жұмыс циклін реттеу шыңдық жетек тогын өзгертпей шығыс энергиясын дәл реттеуге мүмкіндік береді.

③ Жүйелік жауап және сигнал модуляциясы

Оптикалық байланыс және LiDAR жүйелерінде жұмыс циклі жауап беру уақытына және модуляция схемаларына тікелей әсер етеді. Мысалы, импульсті лазерлік диапазонда дұрыс жұмыс циклін орнату эхо сигналын анықтауды жақсартады, өлшеу дәлдігін де, жиілігін де арттырады.

3. Жұмыс циклінің қолданылу мысалдары

① LiDAR (лазерлік анықтау және қашықтықты өлшеу)

1535 нм лазерлік диапазон модульдерінде ұзақ қашықтықты анықтауды және көз қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін әдетте төмен жұмыс циклі бар, жоғары шыңы бар импульстік конфигурация қолданылады. Жұмыс циклдары көбінесе 0,1% және 1% аралығында басқарылады, бұл жоғары шыңы бар қуатты қауіпсіз, салқын жұмыспен теңестіреді.

2 Медициналық лазерлер

Дерматологиялық емдеу немесе лазерлік хирургия сияқты қолданбаларда әртүрлі жұмыс циклдары әртүрлі термиялық әсерлер мен терапиялық нәтижелерге әкеледі. Жоғары жұмыс циклі тұрақты қыздыруды тудырады, ал төмен жұмыс циклі лезде импульсті абляцияны қолдайды.

③ Өнеркәсіптік материалдарды өңдеу

Лазерлік белгілеу және дәнекерлеу кезінде жұмыс циклі энергияның материалдарға түсуіне әсер етеді. Жұмыс циклін реттеу гравировка тереңдігін және дәнекерлеудің енуін бақылаудың кілті болып табылады.

4. Дұрыс жұмыс циклін қалай таңдауға болады?

Оңтайлы жұмыс циклі нақты қолданысқа және лазерлік сипаттамаларға байланысты:

①Төмен жұмыс циклі (<10%)

Диапазонды өлшеу немесе дәлдікпен белгілеу сияқты жоғары шыңдық, қысқа импульсті қолданбалар үшін өте қолайлы.

②Орташа жұмыс циклі (10%–50%)

Жоғары қайталанатын импульсті лазерлік жүйелерге жарамды.

③Жоғары жұмыс циклі (>50%)

Оптикалық сорғы және байланыс сияқты қолданбаларда қолданылатын үздіксіз толқындық (ҮТ) жұмысқа жақындау.

Басқа факторларға жылулық диссипация мүмкіндігі, драйвер тізбегінің өнімділігі және лазердің жылулық тұрақтылығы жатады.

5. Қорытынды

Шағын болғанымен, жұмыс циклі жартылай өткізгіш лазерлік жүйелердегі негізгі жобалау параметрі болып табылады. Ол тек өнімділік шығысына ғана емес, сонымен қатар жүйенің ұзақ мерзімді тұрақтылығы мен сенімділігіне де әсер етеді. Болашақта лазерлік әзірлемелер мен қолдануларда жұмыс циклін дәл басқару және икемді пайдалану жүйенің тиімділігін арттыру және инновацияларды енгізу үшін өте маңызды болады.

Егер сізде лазерлік параметрлерді жобалау немесе қолдану туралы қосымша сұрақтарыңыз болса, бізбен хабарласыңыз немесе пікір қалдырыңыз. Біз көмектесуге дайынбыз!