Կիսահաղորդչային լազերների աշխատանքային ցիկլի հասկացումը. փոքր պարամետրի մեծ իմաստը

Ժամանակակից օպտոէլեկտրոնային տեխնոլոգիաներում կիսահաղորդչային լազերները առանձնանում են իրենց կոմպակտ կառուցվածքով, բարձր արդյունավետությամբ և արագ արձագանքով: Դրանք կարևոր դեր են խաղում այնպիսի ոլորտներում, ինչպիսիք են կապը, առողջապահությունը, արդյունաբերական մշակումը և զգայունակությունը/հեռաչափումը: Այնուամենայնիվ, կիսահաղորդչային լազերների աշխատանքի մասին խոսելիս հաճախ անտեսվում է մեկ թվացյալ պարզ, բայց չափազանց կարևոր պարամետր՝ աշխատանքային ցիկլը: Այս հոդվածը խորանում է կիսահաղորդչային լազերային համակարգերում աշխատանքային ցիկլի հասկացության, հաշվարկի, հետևանքների և գործնական նշանակության մեջ:

1. Ի՞նչ է աշխատանքային ցիկլը։

Աշխատանքային ցիկլը անչափ հարաբերակցություն է, որն օգտագործվում է լազերի կողմից «միացված» վիճակում գտնվելու ժամանակի համամասնությունը նկարագրելու համար կրկնվող ազդանշանի մեկ պարբերության ընթացքում։ Այն սովորաբար արտահայտվում է տոկոսով։ Բանաձևն է՝ Աշխատանքային ցիկլ=(Իմպուլսի լայնություն/Զարկերակի պարբերություն) × 100%. Օրինակ, եթե լազերը յուրաքանչյուր 10 միկրովայրկյանում արձակում է 1 միկրովայրկյան տևողությամբ իմպուլս, աշխատանքային ցիկլը կազմում է. (1 μs/10 μs)×100%=10%.

2. Ինչո՞ւ է աշխատանքային ցիկլը կարևոր։

Չնայած դա պարզապես հարաբերակցություն է, աշխատանքային ցիկլը անմիջականորեն ազդում է լազերի ջերմային կառավարման, կյանքի տևողության, ելքային հզորության և ընդհանուր համակարգի նախագծման վրա: Եկեք բացատրենք դրա նշանակությունը.

① Ջերմային կառավարում և սարքի կյանքի տևողություն

Բարձր հաճախականության իմպուլսային գործողությունների դեպքում, ավելի ցածր աշխատանքային ցիկլը նշանակում է ավելի երկար «անջատման» ժամանակ իմպուլսների միջև, ինչը նպաստում է լազերի սառեցմանը: Սա հատկապես օգտակար է բարձր հզորության կիրառություններում, որտեղ աշխատանքային ցիկլի կառավարումը կարող է նվազեցնել ջերմային լարվածությունը և երկարացնել սարքի կյանքի տևողությունը:

② Ելքային հզորության և օպտիկական ինտենսիվության կառավարում

Ավելի բարձր աշխատանքային ցիկլը հանգեցնում է միջին օպտիկական ելքի ավելի մեծ հզորության, մինչդեռ ավելի ցածր աշխատանքային ցիկլը նվազեցնում է միջին հզորությունը: Աշխատանքային ցիկլի կարգավորումը թույլ է տալիս նուրբ կարգավորել ելքային էներգիան՝ առանց փոխելու գագաթնակետային հոսանքը:

③ Համակարգի արձագանքը և ազդանշանի մոդուլյացիան

Օպտիկական կապի և LiDAR համակարգերում աշխատանքային ցիկլը անմիջականորեն ազդում է արձագանքման ժամանակի և մոդուլյացիայի սխեմաների վրա: Օրինակ՝ իմպուլսային լազերային տիրույթաչափման դեպքում աշխատանքային ցիկլի ճիշտ կարգավորումը բարելավում է արձագանքի ազդանշանի հայտնաբերումը՝ բարձրացնելով չափման ճշգրտությունը և հաճախականությունը:

3. Աշխատանքային ցիկլի կիրառման օրինակներ

① LiDAR (Լազերային հայտնաբերում և տիրույթի որոշում)

1535 նմ լազերային հեռաչափման մոդուլներում սովորաբար օգտագործվում է ցածր աշխատանքային ցիկլով, բարձր գագաթնակետային իմպուլսային կոնֆիգուրացիա՝ ինչպես երկար հեռավորության հայտնաբերումը, այնպես էլ աչքերի անվտանգությունն ապահովելու համար: Աշխատանքային ցիկլերը հաճախ կարգավորվում են 0.1%-ից մինչև 1% միջակայքում՝ հավասարակշռելով բարձր գագաթնակետային հզորությունը անվտանգ, սառը շահագործման հետ:

② Բժշկական լազերներ

Մաշկաբանական բուժումների կամ լազերային վիրաբուժության նման կիրառություններում տարբեր աշխատանքային ցիկլերը հանգեցնում են տարբեր ջերմային էֆեկտների և թերապևտիկ արդյունքների: Բարձր աշխատանքային ցիկլը առաջացնում է կայուն տաքացում, մինչդեռ ցածր աշխատանքային ցիկլը ապահովում է ակնթարթային իմպուլսային աբլացիա:

③ Արդյունաբերական նյութերի վերամշակում

Լազերային նշագրման և եռակցման դեպքում աշխատանքային ցիկլը ազդում է նյութերի մեջ էներգիայի կուտակման վրա: Աշխատանքային ցիկլի կարգավորումը կարևոր է փորագրության խորությունը և եռակցման թափանցելիությունը վերահսկելու համար:

4. Ինչպե՞ս ընտրել ճիշտ աշխատանքային ցիկլը։

Օպտիմալ աշխատանքային ցիկլը կախված է կոնկրետ կիրառությունից և լազերի բնութագրերից.

①Ցածր աշխատանքային ցիկլ (<10%)

Իդեալական է բարձր գագաթնակետային, կարճ իմպուլսային կիրառությունների համար, ինչպիսիք են տիրույթի չափումը կամ ճշգրիտ նշագրումը։

②Միջին աշխատանքային ցիկլ (10%–50%)

Հարմար է բարձր կրկնվող իմպուլսային լազերային համակարգերի համար։

③Բարձր աշխատանքային ցիկլ (>50%)

Մոտենում է անընդհատ ալիքային (CW) աշխատանքին, որն օգտագործվում է օպտիկական պոմպերի և կապի նման կիրառություններում։

Հաշվի առնելու այլ գործոններից են ջերմության ցրման ունակությունը, դրայվերային սխեմայի աշխատանքը և լազերի ջերմային կայունությունը։

5. Եզրակացություն

Չնայած փոքր լինելուն, աշխատանքային ցիկլը կիսահաղորդչային լազերային համակարգերի նախագծման հիմնական պարամետրն է: Այն ազդում է ոչ միայն արտադրողականության, այլև համակարգի երկարաժամկետ կայունության և հուսալիության վրա: Ապագա լազերային մշակման և կիրառման մեջ աշխատանքային ցիկլի ճշգրիտ կառավարումը և ճկուն օգտագործումը կարևոր կլինեն համակարգի արդյունավետության բարձրացման և նորարարության հնարավորությունների համար:

Եթե ​​լազերային պարամետրերի նախագծման կամ կիրառման վերաբերյալ լրացուցիչ հարցեր ունեք, կարող եք կապվել մեզ հետ կամ մեկնաբանություն թողնել։ Մենք այստեղ ենք՝ օգնելու համար։