數(shù)字微鏡器件（DMD）技術(shù)的主要應(yīng)用一直是在顯示系統(tǒng)中洽蛀，而用戶正在探索更多新的應(yīng)用場景。使用激光器與DMD結(jié)合是一個可行的擴展方向疟赊。激光器應(yīng)用連續(xù)或脈沖模式操作激光郊供。其中脈沖模式特點之一是在脈沖期間可達到非常高的峰值功率，且平均功耗相對較低近哟。這一特點帶來很多適用場景驮审。
在考慮脈沖激光照明條件時，DMD的像素瞬態(tài)溫度不能被忽視吉执。大溫差和高溫會降低DMD的半導(dǎo)體器件使用壽命疯淫。因此希望DMD像素表面溫度保持在150°C的臨界溫度以下。即使極短時間到達此溫度戳玫，在多周期操作過程后也可能損壞器件熙掺。由此需要一個更魯棒的偽瞬態(tài)模型預(yù)測脈沖激光系統(tǒng)中DMD的像素峰值溫度，給出相關(guān)條件咕宿。有了這樣一個模型結(jié)合DMD所處的環(huán)境條件币绩，就有可能根據(jù)占空比、重復(fù)頻率(脈沖頻率)府阀、波長和峰值激光功率來確定脈沖激光功率的極限缆镣。
《DMD的激光功率處理》白皮書介紹（一）
從歷史上看，數(shù)字微鏡器件（DMD）技術(shù)的主要應(yīng)用一直是在顯示系統(tǒng)中试浙，在過去數(shù)年中董瞻，DLP嵌入式用戶正在探索許多新的應(yīng)用。其中許多應(yīng)用都考慮將激光器與 DMD結(jié)合使用田巴。
激光使用連續(xù)和脈沖模式操作钠糊。脈沖操作的眾多優(yōu)點之一是挟秤，在脈沖期間可以達到非常高的峰值功率，并且平均功耗相對較低眠蚂。這種工作模式可實現(xiàn)各種燒蝕模式（熱和非熱）煞聪，適用于沉積、醫(yī)療和其他應(yīng)用逝慧。
過去依據(jù)穩(wěn)態(tài)熱模型來預(yù)測DMD陣列和像素的溫度昔脯，并以模型為基礎(chǔ)形成ViALux的DMD數(shù)據(jù)手冊上最大照明功率密度規(guī)格。
然而在考慮脈沖激光照明條件時笛臣，DMD的像素瞬態(tài)溫度不能被忽視云稚。大溫差和高溫會降低DMD的半導(dǎo)體器件使用壽命。即使極短時間高溫沈堡，在多周期操作過程后也可能損壞器件静陈。因此希望DMD像素表面溫度保持在150°C的臨界溫度以下。由此需要一個更魯棒的偽瞬態(tài)模型預(yù)測脈沖激光系統(tǒng)中DMD的像素峰值溫度诞丽，給出相關(guān)條件鲸拥。有了這樣一個模型結(jié)合DMD所處的環(huán)境條件，就有可能根據(jù)占空比僧免、重復(fù)頻率(脈沖頻率)刑赶、波長和峰值激光功率來確定脈沖激光功率的極限。
構(gòu)建模型：
該模型目的是預(yù)測像素在脈沖激光操作期間達到的瞬時峰值溫度懂衩。不論平均輸入能量密度如何撞叨，單個像素溫度必須保持150°C以下。
為簡化模型浊洞，有如下假設(shè)：
1.像素的反射率遵循：可用范圍內(nèi)器件鋁鏡的反射率曲線牵敷。
2.重復(fù)速率足夠高，并且底層基板的熱質(zhì)量足夠大（>>像素的熱質(zhì)量）法希，因此基板（陣列）的溫度只是陣列在連續(xù)照明下達到的溫度枷餐，并且具有相同的平均功率。
圖1.像素熱傳遞到陣列
我們只考慮平均面功率等于給定 DMD 的指定最大連續(xù)面功率密度的情況苫亦。因此尖淘，當占空比變化時，平均峰值功率由面功率密度平均值/占空比給出著觉。
（1）陣列上方像素的溫度 ：
ΔTf 是像素在連續(xù)施加功率時將達到的溫度，時間→ ∞惊暴。
ΔTI 是高于陣列溫度的初始溫度饼丘。
α 是熱衰減常數(shù)。它是由像素對陣列的熱導(dǎo)率 除以像素的熱容量決定的 辽话。
? 如果 ΔTI = ΔTf肄鸽，則它保持在 ΔTf卫病。
? 如果ΔT l >ΔT f，那么它就會呈指數(shù)級衰減到ΔTf典徘。
?如果 ΔTI < ΔTf蟀苛，則它逐漸接近 ΔTf。
對于模型逮诲，我們希望查看一個脈沖周期內(nèi)的溫度曲線帜平。我們可以將這個循環(huán)分為兩部分。第一部分是當照明打開時梅鹦，我們以恒定的速率入射能量裆甩。第二部分是在照明關(guān)閉并且像素冷卻下來之后，每個部分都有自己的 TI和Tf齐唆。
現(xiàn)在嗤栓，如果假設(shè)在周期開始時ΔTI = 0，我們可能不會在脈沖周期結(jié)束時以ΔTend = 0結(jié)束箍邮。我們對系統(tǒng)啟動并運行后的偽穩(wěn)定狀態(tài)感興趣茉帅。在這種狀態(tài)下，要求ΔTI = ΔTend锭弊。這需要匹配兩個端點堪澎，這可以通過迭代計算直到差值小于某個小增量來完成。在此模型中廷蓉，為迭代選擇匹配的增量為 10–10全封。
模型的這一部分僅表述高于陣列溫度的增量。我們稍后必須計算等效陣列溫度 桃犬。
以 10.8 μm 像素為例刹悴，下圖顯示了當我們改變頻率時，25 W/cm2 平均功率和 25% 占空比會發(fā)生什么情況攒暇。
對于相同的像素大小土匀，如果我們保持頻率不變，改變占空比會發(fā)生什么?
峰值功率與 1/占空比成正比形用。三個頻率的結(jié)果如圖9就轧、圖10和圖11所示。
從這些數(shù)據(jù)中得知幾件事 ：
1.對于較低的頻率田度，脈沖能量足夠大妒御，以至于像素可以達到非常高的溫度，用于小占空比 镇饺。
2.對于較高的頻率乎莉，隨著脈沖持續(xù)時間的減少，溫度僅由脈沖能量決定。實際上惋啃，在連續(xù)加熱階段哼鬓，像素沒有明顯的熱量傳遞。
可精確計算每個像素的臨界時間边灭，低于該時間的峰值溫度僅由脈沖能量決定异希。在此之上，峰值溫度受脈沖能量/像素對陣列的電導(dǎo)率的限制（即绒瘦，峰值功率的穩(wěn)態(tài)等效）称簿。
以上內(nèi)容介紹了Vialux的DMD使用中涉及到的部分參數(shù)（溫度等）建立時使用的物理模型。分析DMD在不同激光功率下的微鏡溫度變化趨勢椭坚。在下一篇文章中予跌，介紹以此模型為基礎(chǔ)的、在底板和整個微鏡陣列環(huán)境下的DMD溫度變化規(guī)律善茎。
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