[發明專利]一種納秒窄脈沖激光的驅動裝置、發射系統及驅動方法

有效

• 申請號: 201911409683.5
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN110783813B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 曹曉康;李成;俞坤治;黃曉林
• 申請（專利權）人: 南京芯視界微電子科技有限公司
• 主分類號: H01S5/042
• 分類號: H01S5/042
• 代理公司: 南京華訊知識產權代理事務所(普通合伙) 32413
• 代理人: 王文巖;俞文斌

本發明提供一種納秒窄脈沖激光的驅動裝置、發射系統和驅動方法。一種納秒窄脈沖激光的驅動裝置包括：柵極驅動單元和全橋電路；其中：柵極驅動單元，用于將輸入到柵極驅動單元的信號進行放大，放大到足以驅動后級全橋電路中的MOSFET；全橋電路，其由PMOSFET和NMOSFET組成，用于將柵極驅動單元的輸出信號再次進行放大，產生激光驅動信號，所述激光驅動信號足以驅動激光二極管。本發明能夠利用常用的、性能較弱的、價格低廉的柵極驅動器和全橋電路這類常用器件，替代專用的、性能較強的、價格較高的柵極驅動器和功率器件組合，具有成本低和性價比較高的優點。

技術領域

本發明關于激光器驅動技術領域，尤其涉及一種納秒窄脈沖激光的驅動裝置、發射系統及驅動方法。

背景技術

激光是20世紀以來繼核能、電腦、半導體之后，人類的又一重大發明，被稱“最快的刀”，“最準的尺”、“最亮的光”。納秒激光是激光的一種，其特征在于其輸出的光是脈沖光，光脈沖的持續時間在納秒級別。納秒級激光技術在軍工、制造、醫療、汽車等領域得到了廣泛的應用，納秒激光可以用于激光雷達、激光制導、激光測距、激光打標、激光手術刀和激光美容等場合。

傳統納秒窄脈沖激光的驅動電路的設計，需要用到專用的、性能較強的、價格較高的柵極驅動器和功率器件組合，通過柵極驅動器驅動功率器件，產生大電流的納秒級脈沖，功率器件作為激光驅動的開關控制輸出的脈沖。在傳統的納秒窄脈沖激光的驅動電路中，對柵極驅動器性能的需求很高，這決定了傳統納秒光脈沖的發射方案成本高昂，性價比低。

目前亟需設計一種低成本的納秒窄脈沖激光驅動電路及納秒窄脈沖激光系統，實現低成本納秒激光光源的量產化。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種納秒窄脈沖激光的驅動裝置、發射系統及驅動方法，能有效降低納秒激光光源的生產成本，實現低成本量產化。

根據本發明的一個發明目的，提供一種納秒窄脈沖激光的驅動裝置，該納秒窄脈沖激光驅動裝置包括柵極驅動單元和全橋電路，其中：柵極驅動單元用于將輸入到柵極驅動單元的信號進行放大，放大到足以驅動后級全橋電路中的MOSFET；柵極驅動單元包括第一柵極驅動器和第二柵極驅動器，第一柵極驅動器和第二柵極驅動器中至少包含功率放大電路；全橋電路與柵極驅動單元相連，全橋電路用于將柵極驅動單元的輸出信號再次進行放大，產生激光驅動信號，激光驅動信號足以驅動激光二極管；全橋電路的兩個橋臂有PMOSFET和NMOSFET組成，全橋電路的橋臂分別與第一柵極驅動器和第二柵極驅動器相連。在本發明中，全橋電路的兩個橋臂采用PMOSFET和NMOSFET組成，無論全橋電路的兩個橋臂輸入高電平或者低電平，全橋都不會出現短路現象，有利于提高全橋電路的壽命，增強納秒窄脈沖激光驅動裝置的穩定性。

本發明還提供一種納秒窄脈沖激光發射系統，包括輸入信號單元，柵極驅動單元，全橋電路和激光二極管。其中，輸入信號單元用于產生第一輸入信號和第二輸入信號，第二輸入信號較第一輸入信號延時dt，其中延時dt為納秒級；柵極驅動單元，其與輸入信號單元相連，柵極驅動單元用于將輸入信號單元的輸入信號進行放大，柵極驅動單元包括第一柵極驅動器和第二柵極驅動器，第一柵極驅動器和第二柵極驅動器中至少包含功率放大電路；全橋電路，其與柵極驅動單元相連，全橋電路用于將柵極驅動單元的輸出信號再次進行放大，產生激光驅動信號，產生的激光驅動信號足以驅動激光二極管，全橋電路的兩個橋臂由PMOSFET和NMOSFET組成，全橋電路的橋臂分別與第一柵極驅動器和第二柵極驅動器相連；激光二極管，其與全橋電路相連，激光二極管用于將電能轉化為光能，產生激光脈沖信號。在該納秒窄脈沖激光發射系統中，一個輸入信號周期內，只有dt的時間中激光二極管處于導通狀態，激光脈沖信號的脈沖寬度為dt。本發明中采用兩個低速的輸入信號產生較高速度的光脈沖輸出信號，利用常用器件柵極驅動器和全橋電路取代專用的、性能較強的、價格較高的柵極驅動器和功率器件組合，降低了成本，且能滿足高可靠性。

優選地，在本發明的納秒窄脈沖激光發射系統中，第一輸入信號和第二輸入信號為電壓數字信號。