数字微镜器件（DMD）技术的主要应用一直是在显示系统中，而用户正在探索更多新的应用场景。使用激光器与DMD结合是一个可行的扩展方向。激光器应用连续或脉冲模式操作激光。其中脉冲模式特点之一是在脉冲期间可达到非常高的峰值功率，且平均功耗相对较低。这一特点带来很多适用场景。
在考虑脉冲激光照明条件时，DMD的像素瞬态温度不能被忽视。大温差和高温会降低DMD的半导体器件使用寿命。因此希望DMD像素表面温度保持在150°C的临界温度以下。即使极短时间到达此温度，在多周期操作过程后也可能损坏器件。由此需要一个更鲁棒的伪瞬态模型预测脉冲激光系统中DMD的像素峰值温度，给出相关条件。有了这样一个模型结合DMD所处的环境条件，就有可能根据占空比、重复频率(脉冲频率)、波长和峰值激光功率来确定脉冲激光功率的极限。
《DMD的激光功率处理》白皮书介绍（一）
从历史上看，数字微镜器件（DMD）技术的主要应用一直是在显示系统中，在过去数年中，DLP嵌入式用户正在探索许多新的应用。其中许多应用都考虑将激光器与 DMD结合使用。
激光使用连续和脉冲模式操作。脉冲操作的众多优点之一是，在脉冲期间可以达到非常高的峰值功率，并且平均功耗相对较低。这种工作模式可实现各种烧蚀模式（热和非热），适用于沉积、医疗和其他应用。
过去依据稳态热模型来预测DMD阵列和像素的温度，并以模型为基础形成ViALux的DMD数据手册上最大照明功率密度规格。
然而在考虑脉冲激光照明条件时，DMD的像素瞬态温度不能被忽视。大温差和高温会降低DMD的半导体器件使用寿命。即使极短时间高温，在多周期操作过程后也可能损坏器件。因此希望DMD像素表面温度保持在150°C的临界温度以下。由此需要一个更鲁棒的伪瞬态模型预测脉冲激光系统中DMD的像素峰值温度，给出相关条件。有了这样一个模型结合DMD所处的环境条件，就有可能根据占空比、重复频率(脉冲频率)、波长和峰值激光功率来确定脉冲激光功率的极限。
构建模型：
该模型目的是预测像素在脉冲激光操作期间达到的瞬时峰值温度。不论平均输入能量密度如何，单个像素温度必须保持150°C以下。
为简化模型，有如下假设：
1.像素的反射率遵循：可用范围内器件铝镜的反射率曲线。
2.重复速率足够高，并且底层基板的热质量足够大（>>像素的热质量），因此基板（阵列）的温度只是阵列在连续照明下达到的温度，并且具有相同的平均功率。
图1.像素热传递到阵列
我们只考虑平均面功率等于给定 DMD 的指定最大连续面功率密度的情况。因此，当占空比变化时，平均峰值功率由面功率密度平均值/占空比给出。
（1）阵列上方像素的温度 ：
ΔTf 是像素在连续施加功率时将达到的温度，时间→ ∞。
ΔTI 是高于阵列温度的初始温度。
α 是热衰减常数。它是由像素对阵列的热导率 除以像素的热容量决定的 。
• 如果 ΔTI = ΔTf，则它保持在 ΔTf。
• 如果ΔT l >ΔT f，那么它就会呈指数级衰减到ΔTf。
•如果 ΔTI < ΔTf，则它逐渐接近 ΔTf。
对于模型，我们希望查看一个脉冲周期内的温度曲线。我们可以将这个循环分为两部分。第一部分是当照明打开时，我们以恒定的速率入射能量。第二部分是在照明关闭并且像素冷却下来之后，每个部分都有自己的 TI和Tf。
现在，如果假设在周期开始时ΔTI = 0，我们可能不会在脉冲周期结束时以ΔTend = 0结束。我们对系统启动并运行后的伪稳定状态感兴趣。在这种状态下，要求ΔTI = ΔTend。这需要匹配两个端点，这可以通过迭代计算直到差值小于某个小增量来完成。在此模型中，为迭代选择匹配的增量为 10–10。
模型的这一部分仅表述高于阵列温度的增量。我们稍后必须计算等效阵列温度 。
以 10.8 μm 像素为例，下图显示了当我们改变频率时，25 W/cm2 平均功率和 25% 占空比会发生什么情况。
对于相同的像素大小，如果我们保持频率不变，改变占空比会发生什么?
峰值功率与 1/占空比成正比。三个频率的结果如图9、图10和图11所示。
从这些数据中得知几件事 ：
1.对于较低的频率，脉冲能量足够大，以至于像素可以达到非常高的温度，用于小占空比 。
2.对于较高的频率，随着脉冲持续时间的减少，温度仅由脉冲能量决定。实际上，在连续加热阶段，像素没有明显的热量传递。
可精确计算每个像素的临界时间，低于该时间的峰值温度仅由脉冲能量决定。在此之上，峰值温度受脉冲能量/像素对阵列的电导率的限制（即，峰值功率的稳态等效）。
以上内容介绍了Vialux的DMD使用中涉及到的部分参数（温度等）建立时使用的物理模型。分析DMD在不同激光功率下的微镜温度变化趋势。在下一篇文章中，介绍以此模型为基础的、在底板和整个微镜阵列环境下的DMD温度变化规律。
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