Dalam teknologi optoelektronik moden, laser semikonduktor menonjol dengan struktur padat, kecekapan tinggi dan tindak balas yang pantas. Mereka memainkan peranan penting dalam bidang seperti komunikasi, penjagaan kesihatan, pemprosesan industri dan penderiaan/ranging. Walau bagaimanapun, apabila membincangkan prestasi laser semikonduktor, satu parameter yang kelihatan mudah tetapi sangat penting—kitaran tugas—sering diabaikan. Artikel ini menyelami konsep, pengiraan, implikasi, dan kepentingan praktikal kitaran tugas dalam sistem laser semikonduktor.
1. Apakah Kitaran Tugas?
Kitaran tugas ialah nisbah tanpa dimensi yang digunakan untuk menerangkan perkadaran masa laser berada dalam keadaan "hidup" dalam satu tempoh isyarat berulang. Ia biasanya dinyatakan sebagai peratusan. Formulanya ialah: Kitaran Tugas=(Pulse Width/Tempoh Nadi)×100%. Sebagai contoh, jika laser memancarkan nadi 1 mikrosaat setiap 10 mikrosaat, kitaran tugas ialah: (1 μs/10 μs)×100%=10%.
2. Mengapa Kitaran Tugas Penting?
Walaupun ia hanya nisbah, kitaran tugas secara langsung memberi kesan kepada pengurusan haba laser, jangka hayat, kuasa keluaran dan reka bentuk sistem keseluruhan. Mari kita pecahkan kepentingannya:
① Pengurusan Terma dan Sepanjang Hayat Peranti
Dalam operasi berdenyut frekuensi tinggi, kitaran tugas yang lebih rendah bermakna masa "mati" yang lebih lama antara denyutan, yang membantu laser menyejukkan. Ini amat berfaedah dalam aplikasi berkuasa tinggi, di mana mengawal kitaran tugas boleh mengurangkan tekanan haba dan memanjangkan hayat peranti.
② Kuasa Output dan Kawalan Intensiti Optik
Kitaran tugas yang lebih tinggi menghasilkan output optik purata yang lebih besar, manakala kitaran tugas yang lebih rendah mengurangkan kuasa purata. Melaraskan kitaran tugas membolehkan penalaan halus tenaga keluaran tanpa mengubah arus pemacu puncak.
③ Tindak Balas Sistem dan Modulasi Isyarat
Dalam komunikasi optik dan sistem LiDAR, kitaran tugas secara langsung mempengaruhi masa tindak balas dan skim modulasi. Sebagai contoh, dalam julat laser berdenyut, menetapkan kitaran tugas yang betul meningkatkan pengesanan isyarat gema, meningkatkan ketepatan dan kekerapan pengukuran.
3. Contoh Aplikasi Kitaran Tugas
① LiDAR (Pengesanan dan Jarak Laser)
Dalam modul julat laser 1535nm, konfigurasi nadi kitaran tugas rendah, puncak tinggi biasanya digunakan untuk memastikan pengesanan jarak jauh dan keselamatan mata. Kitaran tugas selalunya dikawal antara 0.1% dan 1%, mengimbangi kuasa puncak tinggi dengan operasi yang selamat dan sejuk.
② Laser Perubatan
Dalam aplikasi seperti rawatan dermatologi atau pembedahan laser, kitaran tugas yang berbeza menghasilkan kesan terma dan hasil terapeutik yang berbeza. Kitaran tugas yang tinggi menyebabkan pemanasan yang berterusan, manakala kitaran tugas yang rendah menyokong ablasi berdenyut serta-merta.
③ Pemprosesan Bahan Perindustrian
Dalam penandaan dan kimpalan laser, kitaran tugas mempengaruhi cara tenaga didepositkan ke dalam bahan. Melaraskan kitaran tugas adalah kunci untuk mengawal kedalaman ukiran dan penembusan kimpalan.
4. Bagaimana Memilih Kitaran Tugas yang Betul?
Kitaran tugas optimum bergantung pada aplikasi khusus dan ciri laser:
①Kitaran Tugas Rendah (<10%)
Sesuai untuk aplikasi berdenyut tinggi puncak tinggi seperti julat atau penandaan ketepatan.
②Kitaran Tugas Sederhana (10%–50%)
Sesuai untuk sistem laser berdenyut ulangan tinggi.
③Kitaran Bertugas Tinggi (>50%)
Mendekati operasi gelombang berterusan (CW), digunakan dalam aplikasi seperti pengepaman optik dan komunikasi.
Faktor lain yang perlu dipertimbangkan termasuk keupayaan pelesapan haba, prestasi litar pemacu, dan kestabilan terma laser.
5. Kesimpulan
Walaupun kecil, kitaran tugas adalah parameter reka bentuk utama dalam sistem laser semikonduktor. Ia menjejaskan bukan sahaja output prestasi tetapi juga kestabilan jangka panjang dan kebolehpercayaan sistem. Dalam pembangunan dan aplikasi laser pada masa hadapan, kawalan yang tepat dan penggunaan fleksibel kitaran tugas akan menjadi penting untuk meningkatkan kecekapan sistem dan membolehkan inovasi.
Jika anda mempunyai lebih banyak soalan tentang reka bentuk atau aplikasi parameter laser, sila hubungi atau tinggalkan ulasan. Kami di sini untuk membantu!
Masa siaran: Jul-09-2025