У сучасных оптаэлектронных тэхналогіях паўправадніковыя лазеры вылучаюцца сваёй кампактнай структурай, высокай эфектыўнасцю і хуткасцю водгуку. Яны адыгрываюць важную ролю ў такіх галінах, як сувязь, ахова здароўя, прамысловая апрацоўка і датчыкі/дыяметры. Аднак пры абмеркаванні прадукцыйнасці паўправадніковых лазераў часта выпускаецца з-пад увагі адзін, здавалася б, просты, але надзвычай важны параметр — каэфіцыент запаўнення. У гэтым артыкуле разглядаюцца канцэпцыя, разлік, наступствы і практычнае значэнне каэфіцыента запаўнення ў паўправадніковых лазерных сістэмах.
1. Што такое працоўны цыкл?
Кошт імпульсу — гэта бязмернае суадносіны, якое выкарыстоўваецца для апісання долі часу, на працягу якога лазер знаходзіцца ва ўключаным стане на працягу аднаго перыяду паўтарэння сігналу. Звычайна ён выражаецца ў працэнтах. Формула: Кошт імпульсу = (Шырыня імпульсу/Перыяд імпульсу) × 100%. Напрыклад, калі лазер выпраменьвае імпульс працягласцю 1 мікрасекунду кожныя 10 мікрасекунд, то каэфіцыент запаўнення складае: (1 мкс/10 мкс)×100%=10%.
2. Чаму важны працоўны цыкл?
Нягледзячы на тое, што гэта ўсяго толькі суадносіны, каэфіцыент запаўнення непасрэдна ўплывае на цеплавую сістэму лазера, тэрмін службы, выходную магутнасць і агульную канструкцыю сістэмы. Давайце разгледзім яго значэнне:
① Кіраванне тэмпературай і тэрмін службы прылады
У рэжымах высокачастотнага імпульснага рэжыму меншы каэфіцыент запаўнення азначае больш працяглы час «выключэння» паміж імпульсамі, што дапамагае лазеру астываць. Гэта асабліва карысна ў магутнасных прыладах, дзе кантроль каэфіцыента запаўнення можа знізіць цеплавую нагрузку і падоўжыць тэрмін службы прылады.
② Рэгуляванне выходнай магутнасці і аптычнай інтэнсіўнасці
Большы каэфіцыент запаўнення прыводзіць да большай сярэдняй аптычнай выходнай магутнасці, а меншы каэфіцыент запаўнення памяншае сярэднюю магутнасць. Рэгуляванне каэфіцыента запаўнення дазваляе дакладна рэгуляваць выходную энергію без змены пікавага току кіравання.
③ Рэакцыя сістэмы і мадуляцыя сігналу
У аптычных сістэмах сувязі і LiDAR каэфіцыент запаўнення непасрэдна ўплывае на час водгуку і схемы мадуляцыі. Напрыклад, у імпульсным лазерным дыяметры ўстаноўка правільнага каэфіцыента запаўнення паляпшае выяўленне сігналу рэха, павышаючы як дакладнасць вымярэнняў, так і частату.
3. Прыклады прымянення працоўнага цыклу
① LiDAR (лазернае выяўленне і вымярэнне адлегласці)
У лазерных модулях дыяметра 1535 нм звычайна выкарыстоўваецца канфігурацыя імпульсаў з нізкім каэфіцыентам запаўнення і высокімі пікамі, каб забяспечыць выяўленне на вялікіх адлегласцях і бяспеку для вачэй. Каэфіцыенты запаўнення часта кантралююцца ў межах ад 0,1% да 1%, што дазваляе збалансаваць высокую пікавую магутнасць з бяспечнай працай і нізкімі тэмпературамі.
② Медыцынскія лазеры
У такіх выпадках, як дэрматалагічныя працэдуры або лазерная хірургія, розныя цыклы працы прыводзяць да розных цеплавых эфектаў і тэрапеўтычных вынікаў. Высокі цыкл працы выклікае ўстойлівы нагрэў, а нізкі цыкл працы падтрымлівае імгненную імпульсную абляцыю.
③ Прамысловая апрацоўка матэрыялаў
Пры лазернай маркіроўцы і зварцы каэфіцыент запаўнення ўплывае на тое, як энергія перадаецца матэрыялам. Рэгуляванне каэфіцыента запаўнення з'яўляецца ключом да кантролю глыбіні гравіроўкі і пранікнення зваркі.
4. Як выбраць правільны працоўны цыкл?
Аптымальны працоўны цыкл залежыць ад канкрэтнага прымянення і характарыстык лазера:
①Нізкі цыкл запаўнення (<10%)
Ідэальна падыходзіць для прымянення з высокімі пікамі і кароткімі імпульсамі, такіх як вымярэнне адлегласці або дакладная маркіроўка.
②Сярэдні цыкл нагрузкі (10%–50%)
Падыходзіць для высокачастотных імпульсных лазерных сістэм.
③Высокі каэфіцыент запаўнення (>50%)
Набліжаецца да рэжыму бесперапыннага выпраменьвання (CW), які выкарыстоўваецца ў такіх галінах, як аптычная накачка і сувязь.
Іншыя фактары, якія варта ўлічваць, ўключаюць здольнасць да цеплавой рассейвання, прадукцыйнасць схемы драйвера і цеплавую стабільнасць лазера.
5. Заключэнне
Нягледзячы на невялікі каэфіцыент запаўнення, ён з'яўляецца ключавым параметрам канструкцыі паўправадніковых лазерных сістэм. Ён уплывае не толькі на прадукцыйнасць, але і на доўгатэрміновую стабільнасць і надзейнасць сістэмы. У будучых распрацоўках і прымяненні лазераў дакладнае кіраванне і гнуткае выкарыстанне каэфіцыента запаўнення будуць мець вырашальнае значэнне для павышэння эфектыўнасці сістэмы і спрыяння інавацыям.
Калі ў вас ёсць дадатковыя пытанні аб распрацоўцы параметраў лазера або яго прымяненні, не саромейцеся звяртацца да нас або пакідаць каментар. Мы гатовыя дапамагчы!
Час публікацыі: 09 ліпеня 2025 г.