Sa modernong teknolohiyang optoelectronic, namumukod-tangi ang mga semiconductor laser sa kanilang compact na istraktura, mataas na kahusayan, at mabilis na pagtugon. Mahalaga ang papel nila sa mga larangan tulad ng komunikasyon, pangangalaga sa kalusugan, pagproseso ng industriya, at sensing/ranging. Gayunpaman, kapag tinatalakay ang pagganap ng mga semiconductor lasers, ang isang tila simple ngunit napakahalagang parameter—ang duty cycle—ay madalas na hindi napapansin. Ang artikulong ito ay sumisid sa konsepto, pagkalkula, mga implikasyon, at praktikal na kahalagahan ng duty cycle sa mga semiconductor laser system.
1. Ano ang Duty Cycle?
Ang duty cycle ay isang walang sukat na ratio na ginagamit upang ilarawan ang proporsyon ng oras na ang isang laser ay nasa "on" na estado sa loob ng isang panahon ng isang umuulit na signal. Ito ay karaniwang ipinahayag bilang isang porsyento. Ang formula ay: Duty Cycle=(Pulse Width/Panahon ng Pulse)×100%. Halimbawa, kung ang isang laser ay naglalabas ng 1-microsecond pulse bawat 10 microseconds, ang duty cycle ay: (1 μs/10 μs)×100%=10%.
2. Bakit Mahalaga ang Duty Cycle?
Bagama't ratio lang ito, direktang nakakaapekto ang duty cycle sa thermal management, lifespan, output power, at pangkalahatang disenyo ng system ng laser. Hatiin natin ang kahalagahan nito:
① Thermal Management at Panghabambuhay ng Device
Sa high-frequency pulsed operations, ang mas mababang duty cycle ay nangangahulugan ng mas mahabang "off" na oras sa pagitan ng mga pulse, na tumutulong sa laser na lumamig. Ito ay lalong kapaki-pakinabang sa mga high-power na application, kung saan ang pagkontrol sa duty cycle ay maaaring mabawasan ang thermal stress at pahabain ang buhay ng device.
② Output Power at Optical Intensity Control
Ang isang mas mataas na duty cycle ay nagreresulta sa mas mataas na average na optical output, habang ang isang mas mababang duty cycle ay binabawasan ang average na kapangyarihan. Ang pagsasaayos ng duty cycle ay nagbibigay-daan para sa fine-tuning ng output energy nang hindi binabago ang peak drive current.
③ System Response at Signal Modulation
Sa optical communication at LiDAR system, ang duty cycle ay direktang nakakaimpluwensya sa oras ng pagtugon at modulation scheme. Halimbawa, sa pulsed laser ranging, ang pagtatakda ng tamang duty cycle ay nagpapabuti sa echo signal detection, na nagpapahusay sa parehong katumpakan at dalas ng pagsukat.
3. Mga Halimbawa ng Aplikasyon ng Duty Cycle
① LiDAR (Laser Detection and Ranging)
Sa 1535nm laser ranging modules, isang low-duty-cycle, high-peak pulse configuration ay karaniwang ginagamit upang matiyak ang parehong long-range detection at kaligtasan sa mata. Ang mga duty cycle ay kadalasang kinokontrol sa pagitan ng 0.1% at 1%, na binabalanse ang mataas na peak power na may ligtas at cool na operasyon.
② Mga Medikal na Laser
Sa mga application tulad ng dermatological treatment o laser surgery, ang iba't ibang duty cycle ay nagreresulta sa iba't ibang thermal effect at therapeutic na resulta. Ang isang mataas na duty cycle ay nagdudulot ng matagal na pag-init, habang ang isang mababang duty cycle ay sumusuporta sa agarang pulsed ablation.
③ Industrial Material Processing
Sa laser marking at welding, ang duty cycle ay nakakaapekto kung paano idineposito ang enerhiya sa mga materyales. Ang pagsasaayos ng duty cycle ay susi sa pagkontrol sa lalim ng ukit at pagtagos ng welding.
4. Paano Piliin ang Tamang Duty Cycle?
Ang pinakamainam na siklo ng tungkulin ay nakasalalay sa partikular na aplikasyon at mga katangian ng laser:
①Mababang Duty Cycle (<10%)
Tamang-tama para sa high-peak, short-pulse application tulad ng ranging o precision marking.
②Medium Duty Cycle (10%–50%)
Angkop para sa mga high-repetition pulsed laser system.
③High Duty Cycle (>50%)
Papalapit na tuluy-tuloy na pagpapatakbo ng wave (CW), na ginagamit sa mga application tulad ng optical pumping at mga komunikasyon.
Kabilang sa iba pang mga salik na dapat isaalang-alang ang kakayahan sa thermal dissipation, pagganap ng circuit ng driver, at ang thermal stability ng laser.
5. Konklusyon
Kahit na maliit, ang duty cycle ay isang pangunahing parameter ng disenyo sa mga semiconductor laser system. Naaapektuhan nito hindi lamang ang output ng pagganap kundi pati na rin ang pangmatagalang katatagan at pagiging maaasahan ng system. Sa hinaharap na pagpapaunlad at aplikasyon ng laser, ang tumpak na kontrol at flexible na paggamit ng duty cycle ay magiging mahalaga sa pagpapahusay ng kahusayan ng system at pagpapagana ng pagbabago.
Kung mayroon kang higit pang mga tanong tungkol sa disenyo o mga application ng laser parameter, huwag mag-atubiling makipag-ugnayan o mag-iwan ng komento. Nandito kami para tumulong!
Oras ng post: Hul-09-2025