CN107482472A - 一种半导体激光器驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半导体激光器驱动装置，包括设有加速电路的驱动回路和由瞬时大电流放电回路构成的开关电路；驱动回路包括前置放大的MOS管M1以及信号输出的MOS管M2，并设有加速电路；开关电路包括作为开关和功率输出的MOS管M3以及瞬时大电流放电回路。本发明具有极速地导通输出和极大的满足驱动所需的阈值电流的优点。

Description

一种半导体激光器驱动装置
技术领域：
本发明属于半导体激光器技术领域，具体涉及一种半导体激光器驱动装置。
背景技术：
众所周知，现有技术的LD，即半导体激光器，其工作原理是当电流通过LD时，由荧光发射和受激发射产生的光引起反转布居层。受到法布里-珀罗(F-P)表面发射的某些光子将通过这层布居反转区多次来回反射并受激发射而有限倍增。那些在该平面中准确传播和垂直于F-P表面的光子将有最大或然率留在布居反转层，并通过受激发射再产生光子。当对LD施加正偏并电流开始流通时，器件并不会立即发生激射。在低电流下所发射的光主要是由于荧光发射并有几百埃的光谱线宽，它是非相干光。当随着电流的增加受激辐射建立起来时，发射的辐射使光谱线宽和空间发散大大变窄。只有光在谐振腔内来回反射一次所得到的增益大于损耗时才能产生激光，也就是说各种LD为产生激光振荡都必须满足阈值条件，相应的，当正向电流密度J达到一定数值Jth后开始形成激光，Jth称为阈值电流密度。
现在的问题是，激光器为了对接收的信号以最快的速度做出响应，就需要对激光器的驱动装置提出在最短的时间内满足阈值电流密度的要求。然而，现有技术都忽略了这方面的要求，也就没有相关的措施。例如专利号200610013955.6，名称为智能大功率半导体激光器驱动装置的发明专利，其采用多种控制措施和保护措施以对驱动电流进行控制，但正因为其控制层次多并注重保护，所以虽然精密却在响应时间上要受到损失。
发明内容：
本发明的目的是，克服现有技术半导体激光器的驱动装置存在的无法实现快速满足阈值电流密度、响应速度慢的缺陷，提供一种极速建立阈值条件使响应速度达到极致的半导体激光器的驱动装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种半导体激光器驱动装置，其特征在于，包括设有加速电路的驱动回路和由瞬时大电流放电回路构成的开关电路；所述驱动回路包括前置放大的MOS管M1以及信号输出的MOS管M2，并设有加速电路；所述开关电路包括作为开关和功率输出的MOS管M3以及瞬时大电流放电回路。
MOS管M1接收输入的信号而导通，并放大信号，其输出信号再触发MOS管M2导通，MOS管M2将信号输送至MOS管M3的栅极，由于MOS管M2设有针对MOS管M3的加速电路，能使MOS管M3在极短的时间内导通；MOS管M3的输出功率用于驱动半导体激光器，而且MOS管M3设有瞬时大电流放电回路，使半导体激光器产生脉宽很窄峰值能量很高的激光脉冲。
优选方案，所述驱动回路由包括上述的MOS管M1、MOS管M2，以及电容C1、电阻R1、电阻R2组成，MOS管M1的栅极为输入端，MOS管M1的漏极与电阻R1以及MOS管M2的栅极相连接，用于放大信号去驱动MOS管M2，MOS管M1的源极接地，MOS管M2的源极接电源，MOS管M2的漏极作为驱动回路的输出端，其与电阻R2的一端相连接，并且与MOS管M3的栅极连接，以输出驱动信号，用于进一步放大驱动信号提高驱动能力，电阻R2的另一端接地。
优选方案，所述开关电路由电容C2、MOS管M3、二极管D1以及电阻R3组成；电容C2作为储能元件，其一端与MOS管M3的漏极相连接，另一端与二极管D1相连接，用于产生驱动半导体激光器所需的瞬时大电流放电回路；MOS管M3的栅极与驱动电路的输出端相连，MOS管M3的源极接地且与二极管D1的另一端相连接，用于放电回路的开关，作为MOS管M3负载的电阻R3，其一端与MOS管M3的漏极相连接，另一端与电源连接；当MOS管M3导通时，放电回路工作，当MOS管M3截止时，放电回路停止工作。
优选方案，所述加速电路由电容C1构成，当MOS管M2导通后电容C1迅速向MOS管M3栅极的结电容充电，提高了MOS管M3的导通速度从而提高了驱动能力。
优选方案，所述瞬时大电流放电回路中，电容C2为NPO电容，MOS管M3为低内阻的高速功率管MOS管。
优选方案，所述低内阻的高速功率MOS管M3的型号为DTS6400。
本发明的有益效果是：
1、利用电容两端电压不能突变的原理，设有电容C1，对MOS管M3的结电容极快地充电，使作为开关和功率输出的MOS管M3极快地导通；
2、设有电容C2用于产生驱动半导体激光器所需的瞬时大电流的放电回路。
附图说明：
图1是本发明一种实施例的设置示意图。
图中，M1：MOS管M1。M2：MOS管M2。M3：MOS管M3。C1：电容C1。C2：电容C2。R1：电阻R1。R2：电阻R2。R3：电阻R3。D1：二极管D1。LD：半导体激光器。VD：电源电压VD。INPUT：输入量。OUTPUT：输出量。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施方案对本发明作进一步描述。
实施例：参见图1，一种半导体激光器驱动装置，包括设有加速电路的驱动回路和由瞬时大电流放电回路构成的开关电路；驱动回路包括前置放大的MOS管M1、信号输出的MOS管M2，以及电容C1、电阻R1、电阻R2组成。MOS管M1的栅极为输入端，MOS管M1的漏极与电阻R1以及MOS管M2的栅极相连接，用于放大信号去驱动MOS管M2，MOS管M1的源极接地；MOS管M2的源极接电源，MOS管M2的漏极作为驱动回路的输出端，其与电阻R2的一端相连接，并且与MOS管M3的栅极连接，以输出驱动信号，用于进一步放大驱动信号提高驱动能力，电阻R2的另一端接地。
开关电路包括作为开关和功率输出的MOS管M3以及瞬时大电流放电回路。开关电路由电容C2、MOS管M3、二极管D1以及电阻R3组成；电容C2作为储能元件，其一端与MOS管M3的漏极相连接，另一端与二极管D1相连接，用于产生驱动半导体激光器所需的瞬时大电流放电回路；MOS管M3的栅极与驱动电路的输出端相连，MOS管M3的源极接地且与二极管D1的另一端相连接，用于放电回路的开关，作为MOS管M3负载的电阻R3，其一端与MOS管M3的漏极相连接，另一端与电源连接；当MOS管M3导通时，放电回路工作，当MOS管M3截止时，放电回路停止工作。
MOS管M1接收输入的信号而导通，并放大信号，其输出信号再触发MOS管M2导通，MOS管M2将信号输送至MOS管M3的栅极，由于MOS管M2设有针对MOS管M3的加速电路，能使MOS管M3在极短的时间内导通；MOS管M3的输出功率用于驱动半导体激光器，而且MOS管M3设有瞬时大电流放电回路，所以能够实现在极短的时间内电流增大至阈值电流密度以上，使半导体激光器产生脉宽很窄峰值能量很高的激光脉冲。
加速电路由电容C1构成，当MOS管M2导通后电容C1迅速向MOS管M3栅极的结电容充电，提高了MOS管M3的导通速度从而提高了驱动能力。电容C1在此相当于大容量的并联电源。
电容C1的作用过程描述如下：当没有触发信号时，也就是INPUT为低电平时，MOS管M1、M2都处于截止状态，此时，C1的电压等于电源电压VD，处于储能状态。当有触发信号时，即INPUT为高电平时，MOS管M1导通，进而触发MOS管M2导通。MOS管M2导通后MOS管M3栅极电压降从0上升到VD,因为MOS管栅极存在结电容，而电容两端的电压不能突变，若没有C1，那么VD将对结电容按指数规律充电，随着栅极电压上升到MOS管M3的导通电压，MOS管M3导通。若有电容C1，则电容C1储存的电量对结电容充电，由于电容C1的容量远大于MOS管M3的结电容容量，结电容瞬间即可被电容C1的电量充满，对应MOS管M3栅极电压上升的速度要远高于没有电容C1的情况。
瞬时大电流放电回路中，电容C2为NPO电容。
MOS管M3为低内阻的高速功率管MOS管，型号为DTS6400。
本发明一种半导体激光器驱动装置，具有极速地导通输出和极大的满足驱动所需的阈值电流的优点。本领域的技术人员如果对上述发明内容作简单的修改或替换，这样的改变不能认为是脱离本发明的权利要求保护的范围，所有这样对所属领域的技术人员显而易见的修改将包括在本发明的权利要求的范围之内。

Claims (6)

1.一种半导体激光器驱动装置，其特征在于，包括设有加速电路的驱动回路和由瞬时大电流放电回路构成的开关电路；所述驱动回路包括前置放大的MOS管M1以及信号输出的MOS管M2，并设有加速电路；所述开关电路包括作为开关和功率输出的MOS管M3以及瞬时大电流放电回路。
2.根据权利要求1所述的半导体激光器驱动装置，其特征在于，所述驱动回路由包括上述的MOS管M1、MOS管M2，以及电容C1、电阻R1、电阻R2组成，MOS管M1的栅极为输入端，MOS管M1的漏极与电阻R1以及MOS管M2的栅极相连接，用于放大信号去驱动MOS管M2，MOS管M1的源极接地，MOS管M2的源极接电源，MOS管M2的漏极作为驱动回路的输出端，其与电阻R2的一端相连接，并且与MOS管M3的栅极连接，以输出驱动信号，用于进一步放大驱动信号提高驱动能力，电阻R2的另一端接地。
3.根据权利要求2所述的半导体激光器驱动装置，其特征在于，所述开关电路由电容C2、MOS管M3、二极管D1以及电阻R3组成；电容C2作为储能元件，其一端与MOS管M3的漏极相连接，另一端与二极管D1相连接，用于产生驱动半导体激光器所需的瞬时大电流放电回路；MOS管M3的栅极与驱动电路的输出端相连，MOS管M3的源极接地且与二极管D1的另一端相连接，用于放电回路的开关，作为MOS管M3负载的电阻R3，其一端与MOS管M3的漏极相连接，另一端与电源连接；当MOS管M3导通时，放电回路工作，当MOS管M3截止时，放电回路停止工作。
4.根据权利要求1、2或3所述的半导体激光器驱动装置，其特征在于，所述加速电路由电容C1构成，当MOS管M2导通后电容C1迅速向MOS管M3栅极的结电容充电，提高了MOS管M3的导通速度从而提高了驱动能力。
5.根据权利要求4所述的半导体激光器的驱动装置，其特征在于，所述瞬时大电流放电回路中，电容C2为NPO电容，MOS管M3为低内阻的高速功率管MOS管。
6.根据权利要求5所述的半导体激光器驱动装置，其特征在于，所述低内阻的高速功率MOS管M3的型号为DTS6400。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021039542A1 (ja) * 2019-08-23 2021-03-04 ローム株式会社 駆動装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040095184A1 (en) * 2002-11-20 2004-05-20 Stanley Electric Co., Ltd. Driving circuit and driving method of light emitting device and optical communication apparatus
CN101895058A (zh) * 2010-07-07 2010-11-24 中国科学院上海光学精密机械研究所 用于半导体激光器的高速窄脉冲调制驱动电源
CN102624278A (zh) * 2012-04-21 2012-08-01 吉林大学 大功率半导体激光器脉冲驱动电源
CN103825191A (zh) * 2014-03-21 2014-05-28 中国计量学院 一种窄脉宽高峰值功率脉冲式半导体激光器驱动电路
CN104852276A (zh) * 2014-10-31 2015-08-19 北京遥测技术研究所 一种脉冲式激光器可调快速常压智能驱动电路
CN205960421U (zh) * 2016-08-26 2017-02-15 北京万集科技股份有限公司 一种微型窄脉冲半导体激光器驱动电路
CN106486887A (zh) * 2015-08-29 2017-03-08 南京理工大学 一种基于激光二极管的脉冲激光发射电路
US9614351B1 (en) * 2016-03-24 2017-04-04 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Low-power, direct-drive driver circuit for driving an externally modulated laser (EML), and methods

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040095184A1 (en) * 2002-11-20 2004-05-20 Stanley Electric Co., Ltd. Driving circuit and driving method of light emitting device and optical communication apparatus
CN101895058A (zh) * 2010-07-07 2010-11-24 中国科学院上海光学精密机械研究所 用于半导体激光器的高速窄脉冲调制驱动电源
CN102624278A (zh) * 2012-04-21 2012-08-01 吉林大学 大功率半导体激光器脉冲驱动电源
CN103825191A (zh) * 2014-03-21 2014-05-28 中国计量学院 一种窄脉宽高峰值功率脉冲式半导体激光器驱动电路
CN104852276A (zh) * 2014-10-31 2015-08-19 北京遥测技术研究所 一种脉冲式激光器可调快速常压智能驱动电路
CN106486887A (zh) * 2015-08-29 2017-03-08 南京理工大学 一种基于激光二极管的脉冲激光发射电路
US9614351B1 (en) * 2016-03-24 2017-04-04 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Low-power, direct-drive driver circuit for driving an externally modulated laser (EML), and methods
CN205960421U (zh) * 2016-08-26 2017-02-15 北京万集科技股份有限公司 一种微型窄脉冲半导体激光器驱动电路

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘龚: "半导体激光器的大电流窄脉冲驱动源", 《压电与声光》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021039542A1 (ja) * 2019-08-23 2021-03-04 ローム株式会社 駆動装置

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