پلسڈ لیزر ڈائیوڈ کی چوٹی طاقت کا حساب کیسے کریں

۱۔ پہلے طے کریں کون سی چوٹی طاقت درکار ہے

ڈیٹا شیٹ میں نظری چوٹی طاقت، peak forward current یا برقی pulse power دیا جا سکتا ہے۔ یہ ایک جیسی مقدار نہیں ہیں۔ Link budget یا range calculation کے لیے window، lens، FAC اور fiber coupling کے بعد دستیاب نظری چوٹی طاقت استعمال کریں۔

صرف یہ کہ driver 10 A دے سکتا ہے، اس کا مطلب یہ نہیں کہ laser اور optical path بھی اتنی ہی طاقت دیں گے۔ حساب سے پہلے لکھیں کہ بنیاد measured average optical power، pulse energy، current یا datasheet value ہے۔

۲۔ تین بنیادی مساواتیں استعمال کریں

باقاعدہ دہرائی جانے والی pulses میں duty cycle، pulse width ضرب repetition rate کے برابر ہے۔ rectangular pulse کے لیے جس کی FWHM پوری width کے برابر ہو:

Units ایک جیسے رکھیں۔ 100 ns کا مطلب 100 × 10^-9 s ہے۔ اگر اوسط طاقت mW میں ہو تو تقسیم سے پہلے watt میں بدلیں۔

۳۔ مکمل عددی مثال

180 W کی نظری pulse، 100 ns دورانیہ اور 3 kHz تکرار:

الٹی جانچ بھی ضروری ہے۔ اگر photodiode 10 kHz پر 10 mW average power دکھائے تو ایک pulse کی توانائی 1 µJ ہے۔ 100 ns FWHM پر rectangular pulse کی optical peak 10 W ہوگی۔

۴۔ غیر مستطیل pulse کی درستگی

اصل laser pulses کے rise اور fall times ہوتے ہیں۔ pulse energy اور peak amplitude سے shape factor k بنائیں:

مثالی rectangle میں k = 1۔ Gaussian pulse میں k ≈ 1.0645 ہے، اس لیے اسی energy اور FWHM پر اس کی چوٹی rectangle سے تھوڑی کم ہوتی ہے۔ Triangular pulse میں k = 0.5 ہوتا ہے، لہٰذا اسی توانائی کے لیے دوگنی amplitude درکار ہے۔

سست edges، asymmetry یا ringing کی صورت میں calibrated detector سے waveform لیں اور area integrate کریں: E = ∫ P(t) dt۔ درست بنیاد measured energy ہے، oscilloscope کا سب سے بلند sample نہیں۔

۵۔ Optical اور electrical peak الگ رکھیں

Electrical pulse power تقریباً pulse کے flat حصے میں voltage ضرب current ہے۔ Optical peak conversion efficiency کے سبب کم ہوتی ہے: P_opt = η × V_f × I_pulse۔ 5 V اور 10 A سے 50 W electrical power بنتی ہے؛ 35 % efficiency پر optical output تقریباً 17.5 W ہوگا۔

یہ اندازہ driver sizing کے لیے مفید ہے مگر optical measurement کا متبادل نہیں۔ Forward voltage current اور junction temperature کے ساتھ بدلتا ہے، اور زیادہ current یا حرارت پر efficiency کم ہوتی ہے۔ Nanosecond pulses میں rise time اور loop inductance بھی delivered energy بدلتے ہیں۔

۶۔ Ratings اور حرارت سے موازنہ کریں

ریاضی کے اعتبار سے درست peak value پھر بھی غیر محفوظ ہو سکتی ہے۔ Maximum peak current، pulse width، duty cycle، case temperature اور current derating سب ایک ساتھ چیک کریں۔ Peak power، width اور repetition rate ایک ہی condition-set ہیں۔

Average heat کا اندازہ average optical power سے نہ لگائیں: P_heat,avg ≈ D × (V_fI_pulse − P_opt)، نیز leakage اور driver losses شامل کریں۔ TO56 emitter 1 kHz پر آسان لگ سکتا ہے لیکن repetition rate دوگنا ہونے پر optical peak بدلے بغیر بھی overheat ہو سکتا ہے۔

۷۔ پانچ مرحلوں کا حساب

1. Measured average optical power یا link budget سے درکار pulse energy لکھیں۔
2. حقیقی driver waveform سے pulse width، repetition rate اور duty cycle لیں۔
3. تمام times کو seconds میں بدل کر pulse energy نکالیں۔
4. Effective pulse width سے تقسیم کریں یا shape factor لگائیں۔
5. Peak current، average heat، duty-cycle derating، temperature اور laser-safety limits چیک کریں۔

Peak-power calculator حساب کر دے گا؛ پھر نتیجہ device کی absolute maximum ratings سے موازنہ کریں۔ Peak power، pulse width اور duty cycle پر مضمون range اور resolution پر اثر کی وضاحت کرتا ہے۔