Semiconductor Lasers မှာ Duty Cycle ကို နားလည်ခြင်း- Parameter သေးငယ်ခြင်းရဲ့ နောက်ကွယ်က ကြီးမားတဲ့ အဓိပ္ပာယ်

ခေတ်သစ် optoelectronic နည်းပညာတွင်၊ semiconductor laser များသည် ၎င်းတို့၏ ကျစ်လစ်သိပ်သည်းသောဖွဲ့စည်းပုံ၊ မြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်နှင့် မြန်ဆန်သောတုံ့ပြန်မှုတို့ဖြင့် ထင်ရှားသည်။ ၎င်းတို့သည် ဆက်သွယ်ရေး၊ ကျန်းမာရေးစောင့်ရှောက်မှု၊ စက်မှုလုပ်ငန်းဆိုင်ရာ လုပ်ငန်းစဉ်နှင့် sensing/ranging ကဲ့သို့သော နယ်ပယ်များတွင် မရှိမဖြစ်အခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်ပါသည်။ သို့သော်၊ semiconductor laser များ၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို ဆွေးနွေးသောအခါ၊ ရိုးရှင်းသော်လည်း အလွန်အရေးကြီးသော parameter တစ်ခုဖြစ်သည့် duty cycle ကို မကြာခဏ လျစ်လျူရှုလေ့ရှိသည်။ ဤဆောင်းပါးသည် semiconductor laser စနစ်များတွင် duty cycle ၏ သဘောတရား၊ တွက်ချက်မှု၊ သက်ရောက်မှုများနှင့် လက်တွေ့အရေးပါမှုတို့ကို နက်နက်ရှိုင်းရှိုင်း လေ့လာထားပါသည်။

၁။ တာဝန်စက်ဝန်းဆိုတာ ဘာလဲ။

Duty cycle ဆိုသည်မှာ ထပ်ခါတလဲလဲ signal တစ်ခု၏ ကာလအတွင်း လေဆာတစ်ခု “on” အခြေအနေတွင် ရှိနေသည့် အချိန်အချိုးအစားကို ဖော်ပြရန် အသုံးပြုသည့် အတိုင်းအတာမဲ့ အချိုးတစ်ခုဖြစ်သည်။ ၎င်းကို ပုံမှန်အားဖြင့် ရာခိုင်နှုန်းအဖြစ် ဖော်ပြလေ့ရှိသည်။ ဖော်မြူလာမှာ- Duty Cycle=(Pulse Width/သွေးခုန်နှုန်းကာလ) × ၁၀၀%. ဥပမာအားဖြင့်၊ လေဆာတစ်ခုသည် ၁၀ မိုက်ခရိုစက္ကန့်တိုင်း ၁ မိုက်ခရိုစက္ကန့် pulse ကိုထုတ်လွှတ်ပါက၊ duty cycle သည် (1 μs/10 μs)×100%=10% ဖြစ်သည်.

၂။ Duty Cycle က ဘာကြောင့် အရေးကြီးတာလဲ။

၎င်းသည် အချိုးတစ်ခုသာဖြစ်သော်လည်း၊ duty cycle သည် လေဆာ၏ အပူချိန်စီမံခန့်ခွဲမှု၊ သက်တမ်း၊ output power နှင့် ಒಟ್ಟಾರೆစနစ်ဒီဇိုင်းတို့ကို တိုက်ရိုက်အကျိုးသက်ရောက်စေသည်။ ၎င်း၏အရေးပါမှုကို ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာကြည့်ကြပါစို့။

① အပူချိန်စီမံခန့်ခွဲမှုနှင့် စက်ပစ္စည်းသက်တမ်း

ကြိမ်နှုန်းမြင့် pulsed operations များတွင်၊ duty cycle နိမ့်ခြင်းသည် pulses များအကြား “off” အချိန်များ ပိုရှည်စေပြီး လေဆာအအေးခံရန် ကူညီပေးသည်။ ၎င်းသည် duty cycle ကို ထိန်းချုပ်ခြင်းဖြင့် အပူဖိစီးမှုကို လျှော့ချပြီး စက်ပစ္စည်းသက်တမ်းကို တိုးချဲ့နိုင်သည့် ပါဝါမြင့် applications များတွင် အထူးသဖြင့် အကျိုးရှိပါသည်။

② အထွက်ပါဝါနှင့် အလင်းအမှောင်ပြင်းထန်မှု ထိန်းချုပ်ခြင်း

duty cycle မြင့်လေ ပျမ်းမျှ optical output ပိုများလေဖြစ်ပြီး duty cycle နိမ့်လေ ပျမ်းမျှပါဝါကို လျော့ကျစေပါသည်။ duty cycle ကို ချိန်ညှိခြင်းဖြင့် အမြင့်ဆုံး drive current ကို မပြောင်းလဲဘဲ output energy ကို အသေးစိတ်ချိန်ညှိနိုင်စေပါသည်။

③ စနစ်တုံ့ပြန်မှုနှင့် အချက်ပြ ပြုပြင်ပြောင်းလဲမှု

optical communication နှင့် LiDAR စနစ်များတွင် duty cycle သည် response time နှင့် modulation schemes များကို တိုက်ရိုက်လွှမ်းမိုးသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ pulsed laser ranging တွင် duty cycle မှန်ကန်စွာသတ်မှတ်ခြင်းသည် echo signal detection ကိုတိုးတက်စေပြီး တိုင်းတာမှုတိကျမှုနှင့် frequency နှစ်မျိုးလုံးကို မြှင့်တင်ပေးသည်။

၃။ တာဝန်စက်ဝန်း၏ အသုံးချမှု ဥပမာများ

① LiDAR (လေဆာရှာဖွေခြင်းနှင့် အကွာအဝေးတိုင်းတာခြင်း)

1535nm လေဆာအကွာအဝေးသုံး မော်ဂျူးများတွင်၊ အဝေးမှထောက်လှမ်းခြင်းနှင့် မျက်လုံးဘေးကင်းခြင်း နှစ်မျိုးလုံးကိုသေချာစေရန်အတွက် low-duty-cycle၊ high-peak pulse configuration ကို အသုံးပြုလေ့ရှိသည်။ Duty cycle များကို 0.1% မှ 1% အကြား ထိန်းချုပ်ထားပြီး၊ မြင့်မားသော peak power နှင့် ဘေးကင်းပြီး အေးမြသောလည်ပတ်မှုကို ဟန်ချက်ညီစေသည်။

② ဆေးဘက်ဆိုင်ရာလေဆာများ

အရေပြားဆိုင်ရာ ကုသမှုများ သို့မဟုတ် လေဆာခွဲစိတ်မှုကဲ့သို့သော အသုံးချမှုများတွင်၊ မတူညီသော တာဝန်စက်ဝန်းများသည် မတူညီသော အပူအကျိုးသက်ရောက်မှုများနှင့် ကုထုံးဆိုင်ရာ ရလဒ်များကို ဖြစ်ပေါ်စေပါသည်။ တာဝန်စက်ဝန်း မြင့်မားခြင်းသည် အပူကို ကြာရှည်စွာ ပေးစွမ်းပြီး တာဝန်စက်ဝန်းနည်းခြင်းသည် ချက်ချင်း pulsed ablation ကို ပံ့ပိုးပေးပါသည်။

③ စက်မှုလုပ်ငန်းသုံးပစ္စည်းပြုပြင်ခြင်း

လေဆာ marking နှင့် welding တွင်၊ duty cycle သည် ပစ္စည်းများထဲသို့ စွမ်းအင် မည်သို့ထည့်သွင်းသည်ကို သက်ရောက်မှုရှိသည်။ duty cycle ချိန်ညှိခြင်းသည် ထွင်းထုအနက်နှင့် ဂဟေဆက်ခြင်း ထိုးဖောက်မှုကို ထိန်းချုပ်ရန် အဓိကသော့ချက်ဖြစ်သည်။

၄။ မှန်ကန်သော Duty Cycle ကို မည်သို့ရွေးချယ်ရမည်နည်း။

အကောင်းဆုံး duty cycle သည် သီးခြား application နှင့် laser ဝိသေသလက္ခဏာများပေါ်တွင် မူတည်သည်-

၁လုပ်ဆောင်ချက် ዑደብနည်းခြင်း (<10%)

အကွာအဝေးတိုင်းတာခြင်း သို့မဟုတ် တိကျစွာ အမှတ်အသားပြုခြင်းကဲ့သို့သော မြင့်မားသောအထွတ်အထိပ်၊ တိုတောင်းသော pulse အသုံးချမှုများအတွက် အသင့်တော်ဆုံးဖြစ်သည်။

၂အလတ်စား လုပ်ဆောင်ချက် ዑደብ (၁၀%–၅၀%)

မြင့်မားသော ထပ်ခါတလဲလဲ pulsed laser စနစ်များအတွက် သင့်လျော်သည်။

၃မြင့်မားသော ဝန်အားစက်ဝန်း (>50%)

optical pumping နှင့် ဆက်သွယ်ရေးကဲ့သို့သော အသုံးချမှုများတွင် အသုံးပြုသည့် စဉ်ဆက်မပြတ်လှိုင်း (CW) လုပ်ဆောင်ချက်သို့ ချဉ်းကပ်သည်။

ထည့်သွင်းစဉ်းစားရမည့် အခြားအချက်များတွင် အပူပျံ့နှံ့နိုင်စွမ်း၊ ဒရိုက်ဘာဆားကစ်စွမ်းဆောင်ရည်နှင့် လေဆာ၏ အပူတည်ငြိမ်မှုတို့ ပါဝင်သည်။

၅။ နိဂုံးချုပ်

သေးငယ်သော်လည်း duty cycle သည် semiconductor laser စနစ်များတွင် အဓိကဒီဇိုင်း parameter တစ်ခုဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် စွမ်းဆောင်ရည် output ကိုသာမက စနစ်၏ ရေရှည်တည်ငြိမ်မှုနှင့် ယုံကြည်စိတ်ချရမှုတို့ကိုပါ သက်ရောက်မှုရှိသည်။ အနာဂတ် laser ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုနှင့် အသုံးချမှုတွင်၊ duty cycle ကို တိကျသောထိန်းချုပ်မှုနှင့် ပြောင်းလွယ်ပြင်လွယ်အသုံးပြုမှုသည် စနစ်ထိရောက်မှုကို မြှင့်တင်ရန်နှင့် ဆန်းသစ်တီထွင်မှုကို ဖြစ်ပေါ်စေရန်အတွက် အရေးကြီးပါသည်။

လေဆာ parameter ဒီဇိုင်း သို့မဟုတ် application များအကြောင်း နောက်ထပ်မေးခွန်းများရှိပါက ဆက်သွယ်မေးမြန်းနိုင်ပါသည် သို့မဟုတ် မှတ်ချက်ချန်ထားခဲ့နိုင်ပါသည်။ ကျွန်ုပ်တို့ကူညီရန် အသင့်ရှိနေပါသည်။