सेमीकंडक्टर लेज़रों में ड्यूटी साइकिल को समझना: एक छोटे पैरामीटर के पीछे का बड़ा अर्थ

आधुनिक ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक तकनीक में, सेमीकंडक्टर लेज़र अपनी सघन संरचना, उच्च दक्षता और तेज़ प्रतिक्रिया के कारण विशिष्ट हैं। ये संचार, स्वास्थ्य सेवा, औद्योगिक प्रसंस्करण और संवेदन/रेंजिंग जैसे क्षेत्रों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। हालाँकि, सेमीकंडक्टर लेज़रों के प्रदर्शन पर चर्चा करते समय, एक साधारण सा दिखने वाला लेकिन बेहद महत्वपूर्ण पैरामीटर—ड्यूटी साइकिल—अक्सर नज़रअंदाज़ कर दिया जाता है। यह लेख सेमीकंडक्टर लेज़र प्रणालियों में ड्यूटी साइकिल की अवधारणा, गणना, निहितार्थ और व्यावहारिक महत्व पर गहराई से चर्चा करता है।

1. ड्यूटी साइकिल क्या है?

ड्यूटी साइकिल एक विमाहीन अनुपात है जिसका उपयोग किसी दोहराए जाने वाले सिग्नल की एक अवधि के दौरान लेज़र के "चालू" अवस्था में रहने के समय के अनुपात को दर्शाने 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 प्रत्येक 10 माइक्रोसेकंड में 1 माइक्रोसेकंड का पल्स उत्सर्जित करता है, तो ड्यूटी चक्र है: (1 μs/10 μs)×100%=10%.

2. ड्यूटी साइकिल क्यों महत्वपूर्ण है?

हालाँकि यह सिर्फ़ एक अनुपात है, ड्यूटी साइकिल लेज़र के तापीय प्रबंधन, जीवनकाल, आउटपुट पावर और समग्र सिस्टम डिज़ाइन को सीधे प्रभावित करता है। आइए इसके महत्व को समझें:

① थर्मल प्रबंधन और डिवाइस का जीवनकाल

उच्च-आवृत्ति स्पंदित संचालन में, कम ड्यूटी चक्र का अर्थ है स्पंदों के बीच लंबा "ऑफ" समय, जो लेज़र को ठंडा होने में मदद करता है। यह उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों में विशेष रूप से लाभदायक है, जहाँ ड्यूटी चक्र को नियंत्रित करने से तापीय तनाव कम हो सकता है और उपकरण का जीवनकाल बढ़ सकता है।

② आउटपुट पावर और ऑप्टिकल तीव्रता नियंत्रण

उच्च ड्यूटी चक्र के परिणामस्वरूप औसत ऑप्टिकल आउटपुट अधिक होता है, जबकि निम्न ड्यूटी चक्र औसत शक्ति को कम करता है। ड्यूटी चक्र को समायोजित करने से पीक ड्राइव करंट को बदले बिना आउटपुट ऊर्जा को ठीक से समायोजित किया जा सकता है।

③ सिस्टम प्रतिक्रिया और सिग्नल मॉड्यूलेशन

ऑप्टिकल संचार और LiDAR प्रणालियों में, ड्यूटी साइकिल प्रतिक्रिया समय और मॉड्यूलेशन योजनाओं को सीधे प्रभावित करती है। उदाहरण के लिए, स्पंदित लेज़र रेंजिंग में, सही ड्यूटी साइकिल सेट करने से प्रतिध्वनि संकेत पहचान में सुधार होता है, जिससे माप सटीकता और आवृत्ति दोनों में वृद्धि होती है।

3. ड्यूटी साइकिल के अनुप्रयोग उदाहरण

① LiDAR (लेज़र डिटेक्शन एंड रेंजिंग)

1535nm लेज़र रेंजिंग मॉड्यूल में, लंबी दूरी की पहचान और आँखों की सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए आमतौर पर कम-ड्यूटी-साइकिल, 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, ठंडे संचालन का संतुलन बना रहता है।

② मेडिकल लेज़र

त्वचा संबंधी उपचारों या लेज़र सर्जरी जैसे अनुप्रयोगों में, अलग-अलग ड्यूटी साइकिल के परिणामस्वरूप अलग-अलग तापीय प्रभाव और चिकित्सीय परिणाम प्राप्त होते हैं। एक उच्च ड्यूटी साइकिल निरंतर तापन प्रदान करता है, जबकि एक निम्न ड्यूटी साइकिल तात्कालिक स्पंदित पृथक्करण का समर्थन करता है।

③ औद्योगिक सामग्री प्रसंस्करण

लेज़र मार्किंग और वेल्डिंग में, ड्यूटी साइकिल इस बात को प्रभावित करती है कि ऊर्जा पदार्थों में कैसे जमा होती है। ड्यूटी साइकिल को समायोजित करना उत्कीर्णन की गहराई और वेल्डिंग प्रवेश को नियंत्रित करने के लिए महत्वपूर्ण है।

4. सही ड्यूटी साइकिल का चयन कैसे करें?

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

1कम ड्यूटी चक्र (<10%)

उच्च शिखर, लघु-पल्स अनुप्रयोगों जैसे रेंजिंग या परिशुद्ध अंकन के लिए आदर्श।

2मध्यम ड्यूटी चक्र (10%–50%)

उच्च-पुनरावृत्ति स्पंदित लेजर प्रणालियों के लिए उपयुक्त।

2उच्च ड्यूटी चक्र (>50%)

सतत तरंग (सीडब्ल्यू) प्रचालन की ओर अग्रसर, जिसका उपयोग ऑप्टिकल पम्पिंग और संचार जैसे अनुप्रयोगों में किया जाता है।

विचारणीय अन्य कारकों में तापीय अपव्यय क्षमता, ड्राइवर सर्किट प्रदर्शन और लेजर की तापीय स्थिरता शामिल हैं।

5। उपसंहार

यद्यपि ड्यूटी साइकिल छोटा है, फिर भी यह अर्धचालक लेज़र प्रणालियों में एक प्रमुख डिज़ाइन पैरामीटर है। यह न केवल प्रदर्शन आउटपुट को प्रभावित करता है, बल्कि प्रणाली की दीर्घकालिक स्थिरता और विश्वसनीयता को भी प्रभावित करता है। भविष्य के लेज़र विकास और अनुप्रयोग में, ड्यूटी साइकिल का सटीक नियंत्रण और लचीला उपयोग प्रणाली की दक्षता बढ़ाने और नवाचार को सक्षम बनाने के लिए महत्वपूर्ण होगा।

अगर आपके पास लेज़र पैरामीटर डिज़ाइन या अनुप्रयोगों के बारे में और प्रश्न हैं, तो बेझिझक हमसे संपर्क करें या अपनी टिप्पणी छोड़ें। हम आपकी मदद के लिए मौजूद हैं!