Í nútíma ljósfræðilegri rafeindatækni skera hálfleiðaralaserar sig úr með þéttri uppbyggingu, mikilli skilvirkni og hraðri svörun. Þeir gegna mikilvægu hlutverki á sviðum eins og fjarskiptum, heilbrigðisþjónustu, iðnaðarvinnslu og skynjun/röðunarmælingum. Hins vegar, þegar rætt er um afköst hálfleiðaralasera, er ein, sýnilega einföld en afar mikilvæg breyta - duty cycle - oft gleymd. Þessi grein kafa djúpt í hugtakið, útreikninga, afleiðingar og hagnýta þýðingu duty cycle í hálfleiðaralaserakerfum.
1. Hvað er vinnuhringrás?
Duty cycle er víddarlaust hlutfall sem notað er til að lýsa þeim tíma sem leysir er í „kveikt“ ástandi innan eins tímabils endurtekins merkis. Það er venjulega gefið upp sem prósenta. Formúlan er: Duty cycle = (Púlsbreidd/Púlstímabil) × 100%. Til dæmis, ef leysir sendir frá sér 1 míkrósekúndu púls á 10 míkrósekúndna fresti, þá er vinnuhringurinn: (1 μs/10 μs) × 100% = 10%.
2. Hvers vegna er vinnuhringrás mikilvæg?
Þótt þetta sé bara hlutfall, þá hefur rekstrarhringurinn bein áhrif á hitastjórnun leysisins, líftíma, afköst og heildarhönnun kerfisins. Við skulum skoða mikilvægi þess:
① Hitastjórnun og líftími tækis
Í hátíðni púlsaðgerðum þýðir lægri vinnuhringrás lengri „slökktíma“ milli púlsa, sem hjálpar leysinum að kólna. Þetta er sérstaklega gagnlegt í notkun með miklum afli, þar sem stjórnun á vinnuhringrásinni getur dregið úr hitaálagi og lengt líftíma tækisins.
② Úttaksafl og ljósstyrkstýring
Hærri rekstrarhlutfall leiðir til meiri meðaltals ljósleiðaraútgangs, en lægri rekstrarhlutfall dregur úr meðalafli. Aðlögun rekstrarhlutfallsins gerir kleift að fínstilla útgangsorkuna án þess að breyta hámarksstraumnum í drifinu.
③ Kerfissvörun og merkjamótun
Í ljósleiðarasamskiptum og LiDAR-kerfum hefur virknihringrásin bein áhrif á svörunartíma og mótunaraðferðir. Til dæmis, í púlsuðum leysigeislamæli, bætir rétt stilling á virknihringrásinni greiningu bergmálsmerkis, sem eykur bæði mælingarnákvæmni og tíðni.
3. Dæmi um notkun á vinnutíma
① LiDAR (leysigeislagreining og fjarlægðarmælingar)
Í 1535nm leysigeislamælieiningum er venjulega notuð lágvirk púlsstilling með háum hámarki til að tryggja bæði langdræga greiningu og öryggi augna. Virknisferlar eru oft stýrðir á milli 0,1% og 1%, sem jafnar hátt hámarksafl við örugga og kalda notkun.
② Læknisfræðilegir leysir
Í notkun eins og húðmeðferðum eða leysigeislaaðgerðum leiða mismunandi rekstrarhringrásir til mismunandi hitaáhrifa og meðferðarárangurs. Hátt rekstrarhringrás veldur viðvarandi upphitun, en lágt rekstrarhringrás styður við tafarlausa púlsablation.
③ Vinnsla iðnaðarefna
Í leysimerkingu og suðu hefur rekstrarhringrásin áhrif á hvernig orka er sett í efni. Að stilla rekstrarhringrásina er lykilatriði til að stjórna grafdýpt og suðuinngripi.
4. Hvernig á að velja rétta vinnuhringrásina?
Besti rekstrarhringurinn fer eftir tilteknu notkun og eiginleikum leysisins:
①Lágt vinnuhlutfall (<10%)
Tilvalið fyrir notkun með háum hámarkshraða og stuttum púlsum, eins og mælingar á fjarlægð eða nákvæmni.
②Miðlungs vinnutími (10%–50%)
Hentar fyrir púlsað leysigeislakerfi með mikilli endurtekningu.
③Hár vinnutími (>50%)
Nálgast samfellda bylgjuaðgerð (CW), notuð í forritum eins og ljósdælingu og fjarskiptum.
Aðrir þættir sem þarf að hafa í huga eru varmaleiðni, afköst drifrása og varmastöðugleiki leysisins.
5. Niðurstaða
Þótt rekstrarhringrásin sé lítil er hún lykilhönnunarbreyta í hálfleiðara leysikerfum. Hún hefur ekki aðeins áhrif á afköst heldur einnig á langtímastöðugleika og áreiðanleika kerfisins. Í framtíðarþróun og notkun leysigeisla verður nákvæm stjórnun og sveigjanleg notkun rekstrarhringrásar lykilatriði til að auka skilvirkni kerfisins og gera nýsköpun mögulega.
Ef þú hefur fleiri spurningar um hönnun eða notkun leysibreyta, ekki hika við að hafa samband eða skilja eftir athugasemd. Við erum hér til að hjálpa!
Birtingartími: 9. júlí 2025