CN206412630U - 一种双脉冲控制的半导体激光器驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双脉冲控制的半导体激光器驱动电路，属于半导体激光器技术领域。其组成部分包括：两路可编程纳秒延时控制脉冲、两路功率场效应晶体管驱动电路、一个激光二极管、两个功率场效应晶体管、一个储能电感组成的充电回路、一个储能电容组成的充放电回路。本实用新型采用双脉冲独立控制充电回路和放电回路的导通和关闭，提高了脉冲激光器的发光稳定性，避免了激光二极管二次发光的可能性。本实用新型应用于激光脉冲测距系统，可编程纳秒延时控制脉冲通过双脉冲驱动解决了激光在单脉冲测距方式下由于激光二极管二次发光导致的回波信号计时误差过大的问题，有效的提高了脉冲激光器对目标的测距精度，具有成本低、集成化程度高的优点。

Description

一种双脉冲控制的半导体激光器驱动电路

技术领域

本实用新型属于半导体激光器技术领域，具体涉及一种双脉冲控制的半导体激光器驱动电路。

背景技术

近年来，激光测距技术迅猛发展，高精度的半导体激光器也得到了广泛的应用，半导体激光器通常都是电流驱动器件，为获得电流大、纳秒级上升沿、功率低的驱动脉冲，一般采用储能元器件和大电流的场效应晶体管来驱动其发光。

目前，采用较多的是同一路驱动脉冲控制场效应晶体管导通和关断，该驱动电路虽能驱动激光器发光，其二次发光现象明显，导致激光测距出现双重回波信号，严重影响了脉冲激光器对目标的测距精度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种双脉冲控制的半导体激光器驱动电路。

本实用新型提供一种双脉冲控制的半导体激光器驱动电路，使用功率场效应晶体管作为大电流开关器件，功率场效应晶体管驱动电路为功率场效应晶体管(Q1、Q2)提供导通上升沿为7ns、幅值为12V的导通电压。可编程纳秒延时控制脉冲通过功率场效应晶体管驱动电路分别为功率场效应晶体管(Q1、Q2)提供6us和40ns的导通时间，采用双脉冲独立控制高压电路和充放电回路的导通，提高了脉冲激光器的发光稳定性，避免的激光二极管二次发光的可能性。

本实用新型提供的一种双脉冲控制的半导体激光器驱动电路，其组成包括：两路可编程纳秒延时控制脉冲、功率场效应晶体管驱动电路、激光二极管D3、功率场效应晶体管(Q1、Q2)、储能电感L1和储

能电容C1组成的充电回路、储能电容C1组成的放电回路；

其中：

两路可编程纳秒延时控制脉冲与功率场效应晶体管驱动电路连接，可为功率场效应晶体管提供精确地延时导通时间；

功率场效应晶体管驱动电路与功率场效应晶体管连接(Q1、Q2)，可为功率场效应晶体管提供快速的导通上升沿和较大的导通电压；

功率场效应晶体管Q1的漏级和储能电感L1相连，源极接地，储能电感L1和储能电容C1组成的充电回路通过功率场效应晶体管Q1控制充电；

功率场效应晶体管Q2的漏级和储能电容C1相连，源级接地，储能电容C1组成的充放电回路通过功率场效应晶体管Q2控制放电；

进一步，所述的充电回路包括：储能电感L1、电流导通流向二极管D1、储能电容C1、电流导通流向二极管D2和地组成充电回路；所述的放电回路包括：储能电容C1与功率场效应晶体管Q2漏级，功率场效应晶体管Q2源级接地，储能电容C1的另外一端连接激光二极管D3的阴极，激光二极管D3阳极接地组成放电回路。

本实用新型所用的技术方案优点如下：

(1)本实用新型应用于脉冲激光测距中，相比传统持续高压驱动激光器，本实用新型采用储能元器件和大电流的场效应晶体管的分立元器件驱动其发光，克服了持续高压驱动过程中激光二极管发热问题，具有体积小，成本低，集成化程度高的优点。

(2)本实用新型通过两路可编程纳秒延时控制脉冲克服了由于单脉冲驱动半导体激光管的二次发光而导致的双重回波信号问题，增强了激光测距回波信号的稳定性，降低了计时算法处理的难度，有效的提高了脉冲激光器对目标的测距精度。

附图说明

图1为本实用新型电路结构图。

图2为本实用新型单、双路驱动脉冲时序图。

图中标号：Q1、Q2为功率场效应晶体管，C1为储能电容，D1为脉冲激光二极管，D2和D3为二极管，两路可编程纳秒延时控制脉冲为可编程纳秒延时控制脉冲1与可编程纳秒延时控制脉冲2，两路功率场效应晶体管驱动电路分别为功率场效应晶体管驱动电路1和功率场效应晶体管驱动电路2。

具体实施方式

下面结合图例和具体实施方式对实用新型做进一步的说明。

图1是双脉冲控制的半导体激光器驱动电路的结构框图，其利用两路可编程纳秒延时控制脉冲分别输入两路功率场效应晶体管驱动电路，功率场效应晶体管驱动电路为功率场效应晶体管(Q1、Q2)提供导通上升沿为7ns、幅值为12V的导通电压。控制功率场效应晶体管Q1和Q2快速导通和关闭来驱动半导体激光管D1发光。功率场效应晶体管Q1导通、Q2关闭时，+5V直流电源通过储能电感L1升压，流经二极管D1后对储能电容C1充电，功率场效应晶体管Q2导通、Q1关闭时，储能电容C1通过功率场效应晶体管Q2，流经激光二极管D3阳极快速放电，实现对激光二极管D3的驱动放光。激光管发射的光脉冲是通过储能电容C1纳秒延时放电脉冲产生，光电脉冲的上升沿为1.5ns，脉冲宽度为5ns，幅值电流可达40A。

参阅图2，分别为单路驱动脉冲和双路驱动脉冲时序图，充放电驱动脉冲工作频率都为80KHz，脉冲周期T为15us，T1为6us，T2为5us，T3为40ns。

单路驱动脉冲模式下，功率场效应晶体管(Q1、Q2)通过功率场效应晶体管驱动电路连接同一路驱动脉冲，T1时刻，功率场效应晶体管(Q1、Q2)都为导通状态，此时储能电感L1储能升压，T2时刻，功率场效应晶体管(Q1、Q2)都为关闭状态，储能电感L1对储能电容C1充电，T3时刻，功率场效应晶体管(Q1、Q2)都为导通状态，此时储能电感C1通过放电回路迅速放电，驱动激光二极管D3放光，同时储能电感L1在T3时刻储能升压，T4时刻，功率场效应晶体管(Q1、Q2)都为关闭状态，储能电感L1对储能电容C1充电，下一个脉冲周期的T1时刻到来时，由于功率场效应晶体管(Q1、Q2)都为导通状态，此时上个周期T4时刻对储能电容C1的电能，会在T1时刻通过放电回路进行放电，激光二极管会出现二次发光现象。

双路驱动脉冲模式下，功率场效应晶体管Q1、Q2分别通过两路可编程纳秒延时控制脉冲1、2经过功率场效应晶体管驱动电路1、2独立控制，T1时刻，功率场效应晶体管Q1为导通状态，功率场效应晶体管Q2为关闭状态，此时储能电感L1储能升压，T2时刻，功率场效应晶体管(Q1、Q2)都为关闭状态，储能电感L1对储能电容C1充电，T3时刻，功率场效应晶体管Q2为导通状态，功率场效应晶体管Q1为关闭状态，此时储能电感C1通过放电回路迅速放电，驱动激光二极管D3放光，由于功率场效应晶体管Q2为导通状态，储能电感L1在T3时刻同样储能升压，T4时刻，功率场效应晶体管(Q1、Q2)都为关闭状态，储能电感L1对储能电容C1充电，下一个脉冲周期的T1时刻到来时，功率场效应晶体管Q1为导通状态，功率场效应晶体管Q2为关闭状态，放电回路断开，储能电容C1无法通过放电回路迅速放电，驱动激光二极管D3放光，从而避免了激光二极管D3二次发光现象的出现。

上述实施例仅是本实用新型的一个优选方案，并非用以限定本实用新型的实质技术内容范围，本实用新型的实质技术内容是广义地定义于申请的权利要求范围中，任何他人完成的技术实体或方法，若是与申请的权利要求范围所定义的完全相同，也或是一种等效的变更，均将被视为涵盖于该权利要求范围之中。

Claims (2)

1.一种双脉冲控制的半导体激光器驱动电路，其特征在于,包括：两路可编程纳秒延时控制脉冲、两路功率场效应晶体管驱动电路、激光二极管D1、功率场效应晶体管Q1、功率场效应晶体管Q2、储能电感L1组成的充电回路、储能电容C1组成的放电回路；其中：

两路可编程纳秒延时控制脉冲与功率场效应晶体管驱动电路连接，可为功率场效应晶体管提供精确地延时导通时间；

功率场效应晶体管驱动电路与功率场效应晶体管Q1、功率场效应晶体管Q2连接，可为功率场效应晶体管提供快速的导通上升沿和较大的导通电压；

功率场效应晶体管Q1的漏级和储能电感L1相连，源极接地，储能电感L1组成的充电回路通过功率场效应晶体管Q1控制充电；

功率场效应晶体管Q2的漏级和储能电容C1相连，源级接地，储能电容C1组成的充放电回路通过功率场效应晶体管Q2控制放电。

2.根据权利要求书1中所述一种双脉冲控制的半导体激光器驱动电路，其特征在于，所述的充电回路包括：储能电感L1、电流导通流向二极管D1、储能电容C1、电流导通流向二极管D2和地组成充电回路；所述的放电回路包括：储能电容C1与功率场效应晶体管Q2漏级，功率场效应晶体管Q2源级接地，储能电容C1的另外一端连接激光二极管D3的阴极，激光二极管D3阳极接地组成放电回路。