सेमीकंडक्टर लेज़रों में ड्यूटी साइकिल को समझना: एक छोटे से पैरामीटर के पीछे छिपा गहरा अर्थ

आधुनिक ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक प्रौद्योगिकी में, सेमीकंडक्टर लेज़र अपनी कॉम्पैक्ट संरचना, उच्च दक्षता और तीव्र प्रतिक्रिया के कारण विशिष्ट स्थान रखते हैं। संचार, स्वास्थ्य सेवा, औद्योगिक प्रसंस्करण और संवेदन/रेंजिंग जैसे क्षेत्रों में इनकी महत्वपूर्ण भूमिका है। हालांकि, सेमीकंडक्टर लेज़रों के प्रदर्शन पर चर्चा करते समय, एक सरल प्रतीत होने वाला लेकिन अत्यंत महत्वपूर्ण पैरामीटर—ड्यूटी साइकिल—अक्सर अनदेखा कर दिया जाता है। यह लेख सेमीकंडक्टर लेज़र प्रणालियों में ड्यूटी साइकिल की अवधारणा, गणना, निहितार्थ और व्यावहारिक महत्व का गहन विश्लेषण करता है।

1. ड्यूटी साइकिल क्या है?

ड्यूटी साइकिल एक आयामहीन अनुपात है जिसका उपयोग दोहराए जाने वाले सिग्नल की एक अवधि के भीतर लेजर के "चालू" अवस्था में रहने के समय के अनुपात का वर्णन करने के लिए किया जाता है। इसे आमतौर पर प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है। सूत्र है: ड्यूटी साइकिल = (पल्स चौड़ाई)/पल्स अवधि)×100%. उदाहरण के लिए, यदि कोई लेज़र हर 10 माइक्रोसेकंड में 1 माइक्रोसेकंड का पल्स उत्सर्जित करता है, तो ड्यूटी साइकिल होगी: (1 μs/10 μs)×100%=10%.

2. ड्यूटी साइकिल क्यों महत्वपूर्ण है?

हालांकि यह सिर्फ एक अनुपात है, लेकिन ड्यूटी साइकिल लेजर के थर्मल प्रबंधन, जीवनकाल, आउटपुट पावर और समग्र सिस्टम डिज़ाइन को सीधे प्रभावित करता है। आइए इसके महत्व को विस्तार से समझते हैं:

① तापीय प्रबंधन और उपकरण का जीवनकाल

उच्च आवृत्ति वाले स्पंदित संचालन में, कम ड्यूटी साइकिल का अर्थ है स्पंदनों के बीच लंबा "बंद" समय, जिससे लेजर को ठंडा होने में मदद मिलती है। यह विशेष रूप से उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों में लाभदायक है, जहां ड्यूटी साइकिल को नियंत्रित करने से ऊष्मीय तनाव को कम किया जा सकता है और उपकरण का जीवनकाल बढ़ाया जा सकता है।

2. आउटपुट पावर और ऑप्टिकल तीव्रता नियंत्रण

उच्च ड्यूटी साइकिल से औसत ऑप्टिकल आउटपुट अधिक होता है, जबकि निम्न ड्यूटी साइकिल से औसत पावर कम हो जाती है। ड्यूटी साइकिल को समायोजित करके पीक ड्राइव करंट को बदले बिना आउटपुट ऊर्जा को सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है।

③ सिस्टम प्रतिक्रिया और सिग्नल मॉड्यूलेशन

ऑप्टिकल संचार और लिडार सिस्टम में, ड्यूटी साइकिल सीधे प्रतिक्रिया समय और मॉड्यूलेशन योजनाओं को प्रभावित करती है। उदाहरण के लिए, पल्स लेजर रेंजिंग में, सही ड्यूटी साइकिल सेट करने से इको सिग्नल का पता लगाने में सुधार होता है, जिससे माप की सटीकता और आवृत्ति दोनों में वृद्धि होती है।

3. ड्यूटी साइकिल के अनुप्रयोग के उदाहरण

① लिडार (लेजर डिटेक्शन एंड रेंजिंग)

1535nm लेजर रेंजिंग मॉड्यूल में, लंबी दूरी की पहचान और आंखों की सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए आमतौर पर कम ड्यूटी-साइकिल और उच्च पीक पल्स कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग किया जाता है। ड्यूटी साइकिल को अक्सर 0.1% और 1% के बीच नियंत्रित किया जाता है, जिससे उच्च पीक पावर और सुरक्षित, कम तापमान पर संचालन के बीच संतुलन बना रहता है।

2. मेडिकल लेजर

त्वचा संबंधी उपचार या लेजर सर्जरी जैसे अनुप्रयोगों में, विभिन्न ड्यूटी चक्रों के परिणामस्वरूप अलग-अलग तापीय प्रभाव और चिकित्सीय परिणाम प्राप्त होते हैं। उच्च ड्यूटी चक्र निरंतर ताप उत्पन्न करता है, जबकि निम्न ड्यूटी चक्र तात्कालिक स्पंदित अपघटन में सहायक होता है।

③ औद्योगिक सामग्री प्रसंस्करण

लेजर मार्किंग और वेल्डिंग में, ड्यूटी साइकिल इस बात को प्रभावित करती है कि सामग्री में ऊर्जा कैसे स्थानांतरित होती है। उत्कीर्णन की गहराई और वेल्डिंग की पैठ को नियंत्रित करने के लिए ड्यूटी साइकिल को समायोजित करना महत्वपूर्ण है।

4. सही ड्यूटी साइकिल का चयन कैसे करें?

इष्टतम ड्यूटी चक्र विशिष्ट अनुप्रयोग और लेजर विशेषताओं पर निर्भर करता है:

①कम ड्यूटी साइकिल (<10%)

रेंजिंग या सटीक मार्किंग जैसे उच्च-पीक, लघु-पल्स अनुप्रयोगों के लिए आदर्श।

②मध्यम ड्यूटी चक्र (10%–50%)

उच्च पुनरावृति वाले स्पंदित लेजर प्रणालियों के लिए उपयुक्त।

③उच्च ड्यूटी चक्र (>50%)

निरंतर तरंग (सीडब्ल्यू) संचालन के करीब पहुंचना, जिसका उपयोग ऑप्टिकल पंपिंग और संचार जैसे अनुप्रयोगों में किया जाता है।

विचार करने योग्य अन्य कारकों में तापीय अपव्यय क्षमता, ड्राइवर सर्किट का प्रदर्शन और लेजर की तापीय स्थिरता शामिल हैं।

5। उपसंहार

यद्यपि ड्यूटी साइकिल का मान छोटा होता है, फिर भी यह सेमीकंडक्टर लेजर सिस्टम में एक महत्वपूर्ण डिज़ाइन पैरामीटर है। यह न केवल प्रदर्शन को प्रभावित करता है, बल्कि सिस्टम की दीर्घकालिक स्थिरता और विश्वसनीयता को भी प्रभावित करता है। भविष्य में लेजर के विकास और अनुप्रयोग में, सिस्टम की दक्षता बढ़ाने और नवाचार को संभव बनाने के लिए ड्यूटी साइकिल का सटीक नियंत्रण और लचीला उपयोग अत्यंत महत्वपूर्ण होगा।

यदि आपके पास लेजर पैरामीटर डिजाइन या अनुप्रयोगों के बारे में और भी प्रश्न हैं, तो बेझिझक हमसे संपर्क करें या टिप्पणी छोड़ें। हम आपकी सहायता के लिए यहाँ हैं!