CN117410819A - 用于vcsel光源的电路系统和激光发射模块 - Google Patents

用于vcsel光源的电路系统和激光发射模块 Download PDF

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CN117410819A
CN117410819A CN202210801553.1A CN202210801553A CN117410819A CN 117410819 A CN117410819 A CN 117410819A CN 202210801553 A CN202210801553 A CN 202210801553A CN 117410819 A CN117410819 A CN 117410819A
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姚毅飞
王立
李念宜
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Abstract

公开了一种用于VCSEL光源的电路系统和激光发射模块，其中，所述用于VCSEL光源的电路系统包括：开关集成器、至少两条驱动分支电路，以及，驱动电路。所述开关集成器包括至少两个开关单元，所述至少两条驱动分支电路分别电连接于所述至少两个开关单元，各条所述驱动分支电路分别适于电连接至少一VCSEL发光单元。每一所述驱动分支电路包括储能电容和开关二极管，通过这样的方式有效地避免在控制点亮VCSEL光源的预选区块时，其他区块也被点亮。此外，所述用于VCSEL光源的电路系统采用中央管理的控制模式来控制VCSEL光源的各个区块的导通，可保证对应于各个区块的驱动电路的一致性。

Description

用于VCSEL光源的电路系统和激光发射模块
技术领域
本申请涉及VCSEL领域，且更为具体地，涉及一种用于VCSEL光源的电路系统和激光发射模块。
背景技术
VCSEL（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，垂直腔面发射激光器）是一种沿垂直于衬底的方向出射激光的半导体激光器。VCSEL具有发散角小、光束对称、波长热稳定性高、光束质量稳定、单纵模输出、光电转换效率高、体积小、阈值电流低、功耗低、易于集成等特点，适于作为光源被广泛应用，例如，作为激光雷达的激光光源。
激光雷达（Laser Radar）是一种以激光为媒介探测目标对象的位置、速度等特征量的设备。具体地，激光雷达可通过向目标对象出射激光束并接收反射信号来探测目标对象与激光雷达的相对位置，从而实现对目标对象的探测、跟踪和识别。例如，利用TOF技术，在极短时间内向目标区域发射激光脉冲，由探测器接收目标区域内障碍物反射回的激光脉冲，二分之一倍发射脉冲与接收脉冲之间的时间差乘以光速即为障碍物与雷达之间距离。
近年来，激光雷达被广泛应用于智慧交通、环境监测、军事安防等领域。例如：激光雷达可被应用于车辆自动驾驶、车辆辅助驾驶、主动刹车等新技术，使得车辆在计算机的控制下具有自动规避障碍的功能，以确保行车安全。相应地，激光雷达还可实现无人机避障等功能。
激光雷达以VCSEL光源作为激光光源，受益于VCSEL光源良好的出光性能，其探测功能可被有效提升。且激光雷达可借助VCSEL光源对目标对象进行分区逐步扫描，相对于通过旋转马达带动所述VCSEL光源旋转对目标对象进行扫描，可提高扫描稳定性，简化后续三维建模的难度。然而，上述方案在实际应用中存在各通道点亮间隔不一致、通道串扰、成本高、脉冲上升沿时间长、测距精度较低等问题。
因此，需要一种适用于VCSEL光源的电路系统。
发明内容
本申请的一个优势在于提供了一种用于VCSEL光源的电路系统和激光发射模块，其中，所述用于VCSEL光源的电路系统在实际应用中能够有效地避免通道串扰，即，避免在控制点亮VCSEL光源的预选区块时，其他区块也被点亮。
本申请的另一优势在于提供了一种用于VCSEL光源的电路系统和激光发射模块，其中，所述用于VCSEL光源的电路系统采用中央管理的控制模式来控制VCSEL光源的各个区块对应的驱动分支电路，可保证对应于各个区块的驱动电路的一致性，进而保证在同一时序下点亮VCSEL光源的多个区块时点亮间隔的一致性。
本申请的又一优势在于提供了一种用于VCSEL光源的电路系统和激光发射模块，其中，所述用于VCSEL光源的电路系统可通过控制各个电子器件之间的电连接结构来降低寄生电感，这样，可降低为所述用于VCSEL光源的电路系统供电的直流电源的电压，减小脉冲信号的脉冲宽度，缩短上升沿。
为了实现上述至少一优势或其他优势和目的，根据本申请的一个方面，提供了一种用于VCSEL光源的电路系统，其包括：开关集成器，包括至少两个开关单元；分别电连接于所述至少两个开关单元的至少两条驱动分支电路，其中，各条所述驱动分支电路分别适于电连接至少一VCSEL发光单元，每一所述VCSEL发光单元形成与该VCSEL发光单元并联的寄生电容；以及驱动电路，所有所述驱动分支电路连接于同一所述驱动电路；其中，每一所述驱动分支电路包括储能电容和开关二极管。
在根据本申请所述的用于VCSEL光源的电路系统中，在每一所述驱动分支电路中，所述开关二极管的反向结电容值与所述VCSEL发光单元的寄生电容的电容值之间的比例小于等于1%。
开关集成器，包括至少两个开关单元；分别电连接于所述至少两个开关单元的至少两条驱动分支电路，其中，各条所述驱动分支电路分别适于电连接至少一VCSEL发光单元，每一所述VCSEL发光单元形成与该VCSEL发光单元并联的寄生电容；以及驱动电路，所有所述驱动分支电路连接于同一所述驱动电路；
其中，每一所述驱动分支电路包括储能电容和开关二极管。
在根据本申请的用于VCSEL光源的电路系统中，在每一所述驱动分支电路中，所述开关二极管的反向结电容值与所述VCSEL发光单元的寄生电容的电容值之间的比例小于等于1%。
在根据本申请的用于VCSEL光源的电路系统中，所述开关二极管的反向结电容值小于等于2pF。
在根据本申请的用于VCSEL光源的电路系统中，所述开关二极管为肖特基二极管。
在根据本申请的用于VCSEL光源的电路系统中，每一所述驱动分支电路的开关二极管电连接于所述VCSEL发光单元和所述储能电容之间。
在根据本申请的用于VCSEL光源的电路系统中，各个所述开关二极管的反向结电容值相等。
在根据本申请的用于VCSEL光源的电路系统中，各个所述开关二极管中至少二开关二极管的反向结电容值不相等。
在根据本申请的用于VCSEL光源的电路系统中，所述开关集成器为Switch芯片。
在根据本申请的用于VCSEL光源的电路系统中，电连接于各条所述驱动分支电路的各个VCSEL发光单元的阴极一体地连接，使得各个所述VCSEL发光单元之间形成共用阴极。
在根据本申请的用于VCSEL光源的电路系统中，所述驱动电路和所述开关集成器适于在第一驱动分支电路的储能电容完成充电后控制所述第一驱动分支电路的储能电容进入放电状态。
在根据本申请的用于VCSEL光源的电路系统中，所述驱动电路包括控制开关，所述控制开关电连接于所有所述驱动分支电路，所述控制开关和连接于所述第一驱动分支电路的开关单元被配置为以交替导通的方式进行工作，其中，当所述开关单元处于导通状态且所述控制开关处于关闭状态时，所述驱动电路和所述开关集成器被配置为使得所述第一驱动分支电路的储能电容处于充电状态，当所述开关单元处于关闭状态且所述控制开关处于导通状态时，所述驱动电路和所述开关集成器被配置为控制所述第一驱动分支电路的储能电容进行放电。
根据本申请的另一个方面，本申请提出了一种激光发射模块，其包括：共阴极VCSEL光源，包括多个VCSEL发光单元；和电连接于如上所述的用于VCSEL光源的电路系统，其中，所述用于VCSEL光源的电路系统的各条所述驱动分支电路分别电连接于至少一VCSEL发光单元。
在根据本申请所述的激光发射模块中，每一所述驱动分支电路的开关二极管电连接于所述VCSEL发光单元和所述用于VCSEL光源的电路系统的储能电容之间。
在根据本申请所述的激光发射模块中，所述VCSEL发光单元与所述开关二极管通过金线相互电连接。
在根据本申请所述的激光发射模块中，所述共阴极VCSEL光源包括96*28个VCSEL发光单元。
通过对随后的描述和附图的理解，本申请进一步的目的和优势将得以充分体现。
本申请的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。
附图说明
图1图示了根据本申请实施例的用于VCSEL光源的电路系统的示意框图。
图2图示了根据本申请实施例的用于VCSEL光源的电路系统的示意图。
图3图示了根据本申请实施例的用于VCSEL光源的电路系统的VCSEL光源的局部示意图。
图4图示了根据本申请实施例的用于VCSEL光源的电路系统的VCSEL光源的局部立体示意图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本申请以使本领域技术人员能够实现本申请。以下描述中的实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本申请的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本申请的精神和范围的其他技术方案。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
虽然比如“第一”、“第二”等的序数将用于描述各种组件，但是在这里不限制哪些组件。该术语仅用于区分一个组件与另一组件。例如，第一组件可以被称为第二组件，且同样地，第二组件也可以被称为第一组件，而不脱离申请构思的教导。在此使用的术语“和/或”包括一个或多个关联的列出的项目的任何和全部组合。
在这里使用的术语仅用于描述各种实施例的目的且不意在限制。如在此使用的，单数形式意也包括复数形式，除非上下文清楚地指示例外。另外将理解术语“包括”和/或“具有”当在该说明书中使用时指定所述的特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组合的存在，而不排除一个或多个其它特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组的存在或者附加。
申请概述
如前所述，且激光雷达可借助VCSEL光源对目标对象进行分区逐步扫描，相对于通过旋转马达带动所述VCSEL光源旋转对目标对象进行扫描，可提高扫描稳定性，简化后续三维建模的难度。
具体地，激光雷达可采用可寻址VCSEL光源作为激光雷达的激光光源，所述可寻址VCSEL光源通过其自身结构形成可被独立控制导通的多个区块，每个区块包括至少一发光单元，激光雷达可通过适配于可寻址VCSEL芯片的电路系统控制预导通的控制通道，进而控制可寻址VCSEL光源的被点亮区块及其被点亮顺序。激光雷达可根据应用场景选择可寻址VCSEL光源的被点亮区块及其被点亮顺序进行不同模式的扫描。
然而，上述方案在实际应用中存在各通道点亮间隔不一致、通道串扰、成本高、脉冲上升沿时间长、测距精度较低等问题。
具体地，现有的用于驱动可寻址VCSEL光源的驱动方案中，采用分布式的控制模式来控制各个控制通道的导通，进而控制VCSEL光源的各个区块的导通。更具体地，各个控制通道分别为可寻址VCSEL光源的每个区块分别配置驱动电路，各路驱动电路之间在电路设计、器件参数等方面存在差异，这使得即使对各个驱动电路的控制时序是一致的，与各个驱动电路对应的可寻址VCSEL光源的各个区块被点亮的间隔也可能不一致，这将影响激光雷达的性能，例如，激光雷达的测距精度。且为可寻址VCSEL光源的每个区块分别配置驱动电路也会导致电路系统整体电子元器件较多、电路板的面积较大、成本较高等问题。
由VCSEL光源的结构可知，VCSEL光源的各个VCSEL发光单元具有P电极和N电极，其P电极和N电极之间将形成并联于VCSEL发光单元的寄生电容。在现有的一些用于驱动可寻址VCSEL光源的驱动方案中，VCSEL光源的各个区块的VCSEL发光单元的阴极相互电连接，由于所述VCSEL光源的各个预选区块都形成有并联的寄生电容，各个寄生电容构成了一个寄生电容的充电电连接通道。这样，当电连接于VCSEL光源的预选区块的控制通道中的储能电容在充电时，连接于VCSEL光源的其他区块的控制通道中的储能电容也被充电。因此，当所述VCSEL光源的预选区块被点亮时，其他区块也被点亮。
相应地，针对各通道点亮间隔不一致的问题，本申请提出采用中央管理的控制模式来控制VCSEL光源的各个区块对应的驱动分支电路。具体地，通过同一驱动电路控制VCSEL光源的各个区块的导通，也就是，为VCSEL光源的各个区块配置同一驱动电路。针对通道串扰问题，本申请提出在适于电连接于各个VCSEL发光单元的各个驱动分支电路中布置开关二极管，阻断各个区块形成的各个寄生电容之间的充电电连接通道。具体地，在各个驱动分支电路的储能电容和各个VCSEL发光单元之间串联开关二极管，利用开关二极管的单向导电性来阻断形成于各个寄生电容之间的充电电连接通道。
基于此，本申请提出了一种用于VCSEL光源的电路系统，包括：开关集成器、至少两条驱动分支电路，以及，驱动电路。所述开关集成器包括至少两个开关单元，所述至少两条驱动分支电路分别电连接于所述至少两个开关单元，各条所述驱动分支电路分别适于电连接至少一VCSEL发光单元，每一所述VCSEL发光单元形成与该VCSEL发光单元并联的寄生电容，所有所述驱动分支电路连接于同一所述驱动电路。每一所述驱动分支电路包括储能电容和开关二极管。
示例性电路系统
参考说明书附图1至图4，根据本申请实施例的用于VCSEL光源 100的电路系统被阐明，其中，所述用于VCSEL光源 100的电路系统包括开关集成器 10、至少两条驱动分支电路 20和驱动电路 30。具体地，所述用于VCSEL光源 100的电路系统适用于可寻址VCSEL光源 100，可控制可寻址VCSEL光源 100的被点亮区块及其被点亮顺序。
具体地，图3和图4图示了满足本申请的应用需求的VCSEL光源 100一个具体示例。在该具体示例中，所述VCSEL光源 100包括发光区域和电连接于所述发光区域的可寻址结构 120，所述发光区域被划分为可选择地被导通的多个区块 110。
在该具体示例中，每一区块 110包括至少一VCSEL发光单元 111（即，发光点），每一所述VCSEL发光单元 111自下而上包括衬底层 1111、负电导通层 1112、N-DBR层 1113、有源区 1114、具有限制孔的限制层 1115、P-DBR层 1116、正电导通层 1117。所述可寻址结构 120包括连接于多个VCSEL发光单元 111的多个正电连接结构 121和连接于多个VCSEL发光单元 111的多个负电连接结构 122，其中，多个正电连接结构 121分别形成所述多个VCSEL发光单元 111的阳极，多个负电连接结构 122分别形成所述多个VCSEL发光单元 111的阴极。可通过导通电连接于预选区块 110的可寻址结构 120，即，所述预选区块 110的VCSEL发光单元 111的阳极和阴极来导通预选区块 110。所述VCSEL光源 100还可以采用其他可寻址的VCSEL芯片，对此，并不为本申请所局限。
在本申请实施例中，选择以图3和图4所示意的VCSEL光源 100作为所述激光雷达的VCSEL光源 100，基于实际应用场景需求，在一个具体的示例中，选择将所述VCSEL光源100的参数配置为：所述VCSEL光源 100包含96*28个所述VCSEL发光单元 111，即，所述VCSEL光源 100包括28行，每行包括96个VCSEL发光单元 111。所述VCSEL光源 100适用于车载激光雷达。
如前所述，现有的用于驱动可寻址VCSEL光源 100的驱动方案中，采用分布式的控制模式来控制VCSEL光源 100的各个区块 110。更具体地，为可寻址VCSEL光源 100的各个区块 110分别配置驱动电路 30，各路驱动电路 30之间在电路设计、器件参数等方面存在差异，这使得即使对各个驱动电路 30的控制时序是一致的，与各个驱动电路 30对应的可寻址VCSEL光源 100的各个区块 110被点亮的间隔也可能不一致，这将影响激光雷达的性能，例如，激光雷达的测距精度。为可寻址VCSEL光源 100的每个区块 110分别配置驱动电路 30也会导致电路系统整体电子元器件较多、电路板的面积较大、成本较高等问题。
相应地，本申请提出采用中央管理的控制模式来控制VCSEL光源 100的各个区块110对应的驱动分支电路 20。具体地，在本申请实施例中，所述开关集成器 10包括至少二开关单元，各个开关单元分别电连接于各条驱动分支电路 20，每个开关单元和与其对应的驱动分支电路 20形成控制通道。各条所述驱动分支电路 20分别适于电连接于VCSEL光源100的一个区块 110，所述区块 110包括至少一VCSEL发光单元 111，所有所述驱动分支电路 20连接于同一所述驱动电路 30，这样，不存在如传统的用于驱动可寻址VCSEL光源 100的驱动电路 30中出现的各个驱动电路 30之间在电路设计、器件参数等方面的差异，可保证对应于电连接于各个控制通道的各个区块 110的驱动电路 30的一致性，进而保证在同一时序下点亮多个VCSEL光源 100时点亮间隔的一致性，可改善激光雷达的性能，例如，提高激光雷达的测距精准度。进一步地，通过一个驱动电路 30驱动各个驱动分支电路 20，可在一定程度上减少电子元器件的数量，减小电路板的面积，降低成本。
更具体地，每一所述驱动分支电路 20包括储能电容 21，所述用于VCSEL光源的电路系统通过所述开关集成器 10的各个开关单元依次控制预导通区块对应的驱动分支电路中储能电容 21充电过程，通过单路驱动电路 30依次控制各个驱动分支电路 20中储能电容的放电过程，通过这样的方式依次点亮所述VCSEL光源的各个区块 110。具体地：所述至少两个驱动分支电路 20包括第一驱动分支电路和第二驱动分支电路，所述开关集成器 10包括分与所述第一驱动分支电路对应的第一开关单元和与所述第二驱动分支电路对应的第二开关单元。在至少两个驱动分支电路 20轮流充放电的过程中，第一驱动分支电路充电完成后，开关集成器10中与第一驱动分支电路相连的第一开关单元切换至关闭状态，然后，驱动电路30的控制开关切换至导通状态，使得第一驱动分支电路的储能电容21放电；随后，所述开关集成器 10中第二开关单元被切换至导通状态时，所述第二驱动分支电路中的储能电容 21进入充电状态，当充电完成后，开关集成器 10中与所述第二驱动分支电路相连的第二开关单元切换至关闭状态，然后，驱动电路30的控制开关切换至导通状态，使得第二驱动分支电路的储能电容 21放电，通过这样的方式实现至少两条驱动分支电路 20中的储能电容 21的轮流充放电。这里，所述第一驱动分支电路和所述第二驱动分支电路仅用于示意不同的两条驱动分支电路，区分一条驱动分支电路和另一条驱动分支电路，并非特指某两条驱动分支电路；同样地，所述第一开关单元和第二开关单元并非特指某两个开关单元。
相应地，所述驱动电路 30适于在第一驱动分支电路的储能电路完成充电后且与所述第一驱动分支电路电连接的开关切换单元切换至关闭状态后控制所述第一驱动分支电路的储能电容进入放电状态。
所述驱动电路 30包括控制开关，所述驱动电路包括控制开关，所述控制开关电连接于所有所述驱动分支电路，所述控制开关和连接于所述第一驱动分支电路的开关单元被配置为以交替导通的方式进行工作，其中，当所述开关单元处于导通状态且所述控制开关处于关闭状态时，所述开关单元被配置为对所述第一驱动分支电路的储能电容进行充电，当所述开关单元处于关闭状态且所述控制开关处于导通状态时，所述控制开关被配置为对所述第一驱动分支电路的储能电容进行放电。
在本申请实施例中，所述开关集成器 10可被实施为Switch芯片，集成了多路开关单元，通过切换各个开关单元的状态（导通/关闭）可依次控制各条所述驱动分支电路 20中储能电容 21的充电过程。
所述驱动电路 30的控制开关可被实施为GaN场效应晶体管，也可被实施为其他类型的开关，对此，并不为本申请所局限。
此外，如前所述，VCSEL光源 100的各个VCSEL发光单元 111具有P电极（即，VCSEL发光单元 111的阳极）和N电极（即，VCSEL发光单元 111的阴极），其P电极和N电极之间将形成并联于VCSEL发光单元 111的寄生电容。在现有的一些用于驱动可寻址VCSEL光源 100的驱动方案中，VCSEL光源 100的各个区块 110的VCSEL发光单元 111的阴极相互电连接。由于所述VCSEL光源 100的各个预选区块 110都形成有并联的寄生电容，各个寄生电容构成了一个寄生电容的充电电连接通道，这样容易导致通道串扰。当电连接于VCSEL光源 100的预选区块的控制通道中的储能电容21在充电时，电连接于所述VCSEL光源 100的其他区块的控制通道中的储能电容也将被充电。因此，当所述VCSEL光源 100的预选区块被点亮时，其他区块也被点亮。
例如，在本申请的一个具体示例中，所述VCSEL光源 100的各个区块 110的VCSEL发光单元 111的阴极一体地连接，使得各个所述VCSEL发光单元 111之间形成共用阴极。
在本申请的又一个具体示例中，所述VCSEL光源 100的各个区块 110的VCSEL发光单元 111的阴极电连接于同一驱动电路 30，所述VCSEL光源 100的各个区块 110的VCSEL发光单元 111的阴极相互电连接。
相应地，本申请提出在各个驱动分支电路 20中布置开关二极管 22，阻断各个区块形成的各个寄生电容之间的充电电连接通道。
在本申请实施例中，所述开关二极管 22设置于所述寄生电容与其他驱动分支电路 20之间，且，所述开关二极管 22的反向结电容小于所述寄生电容的电容值，可阻止各个寄生电容形成的充电电连接通道向非预选区块电连接的控制通道中的储能电容 21充电，进而避免非预选区块被点亮，其中，所述开关二极管 22的反向结电容是指：所述开关二极管 22被施加反向偏压时的电容值。
具体地，在本申请实施例中，所述开关二极管 22被实施为肖特基二极管，是一种反向结电容极低的二极管，所述肖特基二极管是以贵金属（金、银、铝、铂等）为正极，以N型半导体为负极，利用二者接触面上形成的势垒具有整流特性而制成的金属－半导体器件，使得所述开关二极管 22的反向结电容值与所述VCSEL发光单元 111的寄生电容的电容值之间的比例小于等于1%。在本申请的一个具体示例中，所述开关二极管 22的反向结电容值小于等于2pF，甚至可以低至1pF。在本申请的变形实施方式中，所述开关二极管 22可被实施为其他类型的二极管，对此，并不为本申请所局限。
在本申请实施例中，各个所述开关二极管 22的反向结电容值可以根据实际需求设定，各路驱动分支电路 20的开关二极管 22的反向电容值可相等，也可不相等，远低于所述寄生电容值即可。
所述开关二极管 22的具体位置并不为本申请所局限，在本申请的一个具体示例中，所述开关二极管 22适于电连接于所述VCSEL单元和所述储能电容 21之间，所述开关二极管 22适于其正电极连接于所述储能电容 21的正电极，其负电极连接于所述VCSEL单元的正电极（阳极）之间。在本申请的其他具体示例中，所述开关二极管 22可设置于其他位置。
在本申请实施例中，所述用于VCSEL光源 100的电路系统还包括为整个电路系统供电的电源电路 40，所述电源电路 40包括直流电源 41和串联于所述直流电源 41的充电电阻 42。所述直流电源 41的电压为大于0V小于等于100V，可用于调节储能电容 21的能量，从而调节VCSEL光源 100的输出功率。
值得一提的是，当所述电路系统被导通后，各个器件之间的电连接结构将形成寄生电感 50，影响所述直流电源 41的电压和脉冲信号的脉冲宽度及其上升沿。在传统的用于VCSEL光源 100的驱动电路 30中，通常通过PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）走线的方式实现各个电子元器件之间的电连接。在本申请实施例中，所述VCSEL发光单元111与所述开关二极管 22通过金线相互电连接，也就是，利用金线替代VCSEL光源 100与开关二极管 22之间PCB走线，通过这样的方式来降低所述VCSEL发光单元 111与所述开关二极管 22之间的电连接结构形成的寄生电感 50，进而可降低所述直流电源 41的电压，减小脉冲信号的脉冲宽度，缩短上升沿，提高人眼安全性。
应用示例1
图2图示了根据本申请实施例的所述用于VCSEL光源 100的一个具体示例。在该具体示例中，所述用于VCSEL光源 100的电路系统包括：直流电源 VIN、充电电阻RIN、Switch芯片、储能电容 C1、开关二极管、环路寄生电感L1、驱动电路。
在该具体示例中，所述充电电阻 RIN串联于所述直流电源 VIN，所述直流电源 VIN和所述充电电阻 RIN形成充电电路 40。
所述Switch芯片电连接于所述充电电路 40，所述Switch芯片包括集成在一起的多个开关单元，每个开关单元电连接于一个驱动分支电路 20。通过可寻址电路可设置将多个通道按照任意顺序依次打开，或者只依次打开某些通道，实现对储能电容C1的充电。
每一驱动分支电路 20适于电连接于共阴极VCSEL阵列DL的至少一区块 110，每一区块 110包括至少一VCSEL单元 111，每一区块 110形成并联于区块 110的寄生电容。每一驱动分支电路 20包括电连接于所述开关单元的储能电容 C1和一个开关二极管，其中，所述开关二极管适于电连接于所述储能电容 C1和共阴极VCSEL阵列DL的至少一VCSEL单元111之间，以避免通道串扰。
具体地，共阴极VCSEL阵列DL中各个通道的VCSEL区块的阴极是相连的，当某个主选通道在打开充电时，因各个通道的VCSEL器件本身都有较大的寄生电容，如没有在各通道VCSEL区块的阳极与储能电容 C1之间串联反向结电容很低的开关二极管，任意其他通道也会通过其VCSEL器件本身的寄生电容而被反向充电，因此，当驱动电路打开时，不仅主选通道的VCSEL区块会发光，任意其他通道的VCSEL区块也会发光，引起串扰问题。
所有驱动分支电路 20电连接于同一个驱动电路，所述驱动电路包括至少一控制开关 Q1，所述控制开关 Q1被实施为氮化镓（GaN）场效应晶体管。
当VCSEL主选通道的储能电容 C1充电完成后，单路驱动电路 30通过栅极驱动控制命令向GaN场效应晶体管输入高电平ns级窄脉冲，打开GaN场效应晶体管进行放电，实现对主选通道的点亮（即，导通）。
环路寄生电感L1的大小将影响直流电源电压VIN、ns级窄脉冲宽度及其上升沿。通过优化VCSEL芯片内部设计缩小供电组件尺寸、并利用多根并联的金线替代VCSEL区块的阳极至开关二极管的阴极之间的PCB走线以降低电路板寄环路寄生电感L1，可降低直流电源电压VIN，减小ns级窄脉冲宽度及其上升沿。
综上，所述用于VCSEL光源 100的电路系统被阐明，所述用于VCSEL光源 100的电路系统在实际应用中能够有效地避免各个控制通道之间串扰，即，避免在控制点亮VCSEL光源 100的预选区块时，其他区域也被点亮。且所述用于VCSEL光源 100的电路系统采用中央管理的控制模式来控制VCSEL光源 100的各个区块 110对应的驱动分支电路 20，可保证对应于各个区块 110的驱动电路 30的一致性，进而保证在同一时序下点亮多个VCSEL光源100时点亮间隔的一致性。
根据本申请的另一个方面，本申请提出了一种激光发射模块，其中，所述激光发射模块包括共阴极VCSEL光源 100，包括多个VCSEL发光单元 111和电连接于如上所述的用于VCSEL光源 100的电路系统，其中，所述用于VCSEL光源 100的电路系统的各条所述驱动分支电路 20分别电连接于至少一VCSEL发光单元 111。
所述激光发射模块通过对所述用于VCSEL光源 100的电路系统的优化，可提升所述激光发射模块的性能。所述激光发射模块可用于激光雷达，进而提升所述激光雷达的激光投射性能。
以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

Claims (14)

1.一种用于VCSEL光源的电路系统，其特征在于，包括：开关集成器，包括至少两个开关单元；分别电连接于所述至少两个开关单元的至少两条驱动分支电路，其中，各条所述驱动分支电路分别适于电连接至少一VCSEL发光单元，每一所述VCSEL发光单元形成与该VCSEL发光单元并联的寄生电容；以及驱动电路，所有所述驱动分支电路连接于同一所述驱动电路；其中，每一所述驱动分支电路包括储能电容和开关二极管。
2.根据权利要求1所述的用于VCSEL光源的电路系统，其中，在每一所述驱动分支电路中，所述开关二极管的反向结电容值与所述VCSEL发光单元的寄生电容的电容值之间的比例小于等于1%。
3.根据权利要求2所述的用于VCSEL光源的电路系统，其中，所述开关二极管的反向结电容值小于等于2pF。
4.根据权利要求2所述的用于VCSEL光源的电路系统，其中，所述开关二极管为肖特基二极管。
5.根据权利要求2所述的用于VCSEL光源的电路系统，其中，每一所述驱动分支电路的开关二极管电连接于所述VCSEL发光单元和所述储能电容之间。
6.根据权利要求2所述的用于VCSEL光源的电路系统，其中，各个所述开关二极管的反向结电容值相等。
7.根据权利要求2所述的用于VCSEL光源的电路系统，其中，各个所述开关二极管中至少二开关二极管的反向结电容值不相等。
8.根据权利要求1所述的用于VCSEL光源的电路系统，其中，所述开关集成器为Switch芯片。
9.根据权利要求1所述的用于VCSEL光源的电路系统，其中，电连接于各条所述驱动分支电路的各个VCSEL发光单元的阴极一体地连接，使得各个所述VCSEL发光单元之间形成共用阴极。
10.根据权利要求1所述的用于VCSEL光源的电路系统，其中，所述驱动电路和所述开关集成器适于在第一驱动分支电路的储能电容完成充电后控制所述第一驱动分支电路的储能电容进入放电状态。
11.根据权利要求10所述的用于VCSEL光源的电路系统，其中，所述驱动电路包括控制开关，所述控制开关电连接于所有所述驱动分支电路，所述控制开关和连接于所述第一驱动分支电路的开关单元被配置为以交替导通的方式进行工作，其中，当所述开关单元处于导通状态且所述控制开关处于关闭状态时，所述驱动电路和所述开关集成器被配置为使得所述第一驱动分支电路的储能电容处于充电状态，当所述开关单元处于关闭状态且所述控制开关处于导通状态时，所述驱动电路和所述开关集成器被配置为控制所述第一驱动分支电路的储能电容进行放电。
12.一种激光发射模块，其特征在于，包括：共阴极VCSEL光源，包括多个VCSEL发光单元；和电连接于如权利要求1至11所述的用于VCSEL光源的电路系统，其中，所述用于VCSEL光源的电路系统的各条所述驱动分支电路分别电连接于至少一VCSEL发光单元。
13.根据权利要求12所述的激光发射模块，其中，所述VCSEL发光单元与所述开关二极管通过金线相互电连接。
14.根据权利要求12所述的激光发射模块，其中，所述共阴极VCSEL光源包括96*28个VCSEL发光单元。
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