[發(fā)明專利]一種高頻窄脈沖半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電路

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811384081.4
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號(hào): CN111200236A
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳華鈞;徐杰偉;李大猛
• 申請（專利權(quán)）人: 余姚舜宇智能光學(xué)技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H01S5/042
• 分類號(hào): H01S5/042
• 代理公司: 北京觀韜中茂律師事務(wù)所 11553
• 代理人: 梁朝玉

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體激光器技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種高頻窄脈沖半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電路，包括：窄脈沖信號(hào)源，用于輸出一對納秒級(jí)差分窄脈沖信號(hào)；脈沖整形電路，與所述窄脈沖信號(hào)源連接，用于根據(jù)所述差分窄脈沖信號(hào)的邊沿觸發(fā)對所述差分窄脈沖信號(hào)的整形，輸出一路皮秒級(jí)窄脈沖信號(hào)。本發(fā)明利用差分信號(hào)概念，同時(shí)傳輸兩路納秒級(jí)窄脈沖信號(hào)，可使信號(hào)傳輸過程具有較強(qiáng)的抗干擾能力；并通過脈沖整形電路分別整形壓縮這兩路納秒級(jí)窄脈沖信號(hào)的脈寬，并最終輸出一路皮秒級(jí)窄脈沖信號(hào)，滿足了激光器驅(qū)動(dòng)運(yùn)用中獲取更窄脈沖的需求，邊沿觸發(fā)的運(yùn)用可防止納秒級(jí)窄脈沖信號(hào)傳輸過程中受外來干擾，保障傳輸數(shù)據(jù)的正確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體激光器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高頻窄脈沖半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電路。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體激光器在許多方面正在逐步取代He-Ne激光器，已廣泛地應(yīng)用于光纖通訊、集成光學(xué)、激光印刷、激光束掃描、光盤存儲(chǔ)技術(shù)、激光測距、激光雷達(dá)、泵浦固體激光器、脈沖多普勒成像、3D圖像系統(tǒng)、光纖測溫傳感器等等領(lǐng)域。在該眾多領(lǐng)域中，特別是在目標(biāo)識(shí)別、激光測距領(lǐng)域中，目標(biāo)的識(shí)別能力、測距精度、抗干擾和低功耗等性能，都取決于半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激光脈沖質(zhì)量，而半導(dǎo)體激光器發(fā)射的光脈沖是由半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生的電脈沖直接調(diào)制得到的，即激光脈沖質(zhì)量的好壞決定因素在于半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電路的脈沖質(zhì)量，半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)的好壞在相關(guān)領(lǐng)域中具有決定性的作用。

目前，一般的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電路多采用單脈沖信號(hào)直接功率放大進(jìn)行激光器驅(qū)動(dòng)，因此無法達(dá)到脈沖寬度小于1ns的窄脈沖驅(qū)動(dòng)，且信號(hào)易受到的干擾的影響，輸出不穩(wěn)定。

為了半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)滿足高頻率、窄脈沖、大電流（高功率）的需求，除了對脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行功率放大外，有的驅(qū)動(dòng)電路中還設(shè)置脈沖整形電路，以對脈沖信號(hào)發(fā)生器輸出的脈沖信號(hào)的波形進(jìn)行整形，進(jìn)一步壓縮脈寬，實(shí)現(xiàn)更高重復(fù)頻率的窄脈沖輸出，從而進(jìn)一步提高半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激光脈沖質(zhì)量。如公開號(hào)為CN101009486A的專利文獻(xiàn)指出的“絕緣柵功率管窄脈沖驅(qū)動(dòng)器”，該設(shè)計(jì)中，脈沖信號(hào)通過輸入信號(hào)變換及驅(qū)動(dòng)部分BQ功率驅(qū)動(dòng)脈沖變壓器整形成窄脈沖，然后控制功率管T開通或關(guān)斷，雖然也可實(shí)現(xiàn)對脈沖信號(hào)的整形，但脈沖變壓器無法滿足更高要求的窄脈沖輸出，脈沖信號(hào)連接入功率管T的柵極的設(shè)計(jì)也容易出現(xiàn)上升時(shí)間和下降時(shí)間過大的問題，單脈沖信號(hào)易受干擾，電路穩(wěn)定性不高，故上述的電路始終無法達(dá)到脈沖寬度小于1ns的窄脈沖驅(qū)動(dòng)；又如公告號(hào)為CN103227413B的專利文獻(xiàn)公開了一種“半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電路”，包括：脈沖整形電路，用于對輸入的窄脈沖信號(hào)的波形進(jìn)行整形，并進(jìn)一步壓縮其脈寬；以及功率放大電路，與脈沖整形電路相連接，用于利用高壓，對脈沖整形電路輸出的窄脈沖信號(hào)進(jìn)行功率放大，并將功率放大后的窄脈沖信號(hào)的高電平輸出至激光器正極，低電平輸出至激光器負(fù)極。能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)滿足高功率和窄脈沖兩種需求，最終調(diào)試獲得脈沖寬度最窄為20ns和重復(fù)頻率范圍為100Hz-100KHz的信號(hào)，但想要調(diào)整出脈沖寬度小于1ns的窄脈沖相對比較困難。

除了脈沖整形以外，也有的驅(qū)動(dòng)電路另辟蹊徑，從功率管工作響應(yīng)時(shí)間考慮脈沖響應(yīng)時(shí)間的縮短，如公告號(hào)為CN106654851A的專利文獻(xiàn)公開了“一種半導(dǎo)體激光器窄脈沖驅(qū)動(dòng)電路及其工作方法”，該半導(dǎo)體激光器窄脈沖驅(qū)動(dòng)電路中通過窄脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生的觸發(fā)信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片場效應(yīng)管的漏極，其場效應(yīng)管的柵極連接穩(wěn)定的電壓，以此來避免直接用脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)場效應(yīng)管柵極時(shí)信號(hào)上升時(shí)間和下降時(shí)間過大的問題，最終調(diào)試獲得了脈沖寬度為538ps-10ns并連續(xù)可調(diào)的脈沖信號(hào)。

根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的啟發(fā)，半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電路還可以有更加盡善盡美的設(shè)計(jì)，來實(shí)現(xiàn)更窄脈沖寬度的脈沖輸出。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種抗干擾能力強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)脈沖寬度小于1ns的脈沖信號(hào)輸出的高頻窄脈沖半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電路。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：