DE3915982A1 - Pulslaser - Google Patents

Pulslaser

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Description

Die Erfindung betrifft einen Pulslaser, bestehend aus einer Laserdiode und einem die Laserdiode speisenden Stromimpulsgenerator.
Laserdioden benötigen zur Erzeugung von Laserlichtimpulsen hoher Leistung hohe Ströme, die für sehr schmale Impulse - im Nanosekundenbereich - bis­ her aufwendige Steuerschaltungen erforderlich machten. Dabei verbindet ein schneller Leistungsschalter die Laserdiode mit einer Kondensatorbatterie. Diese Batterie wird in den Impulspausen von einer Stromversorgungseinheit wieder aufgeladen. Als Schalter dienen bipolare Transistoren bzw. Thyristoren, die entsprechend den steilen Impulsflanken innerhalb weniger Nanosekunden in den leitenden Zustand übergehen müssen. Die hierfür notwendigen Steuerströme wurden bisher nur mit Hilfe umfangreicher Steuereinheiten erreicht.
Ausgehend von diesem Stand der Technik war die Aufgabe zu lösen, einen Pulslaser hoher Leistung zu entwickeln, der sich gegenüber den bekannten Lösungen durch wesentlich geringeren Schaltungsaufwand und kleinere Bau­ größe auszeichnet, wobei möglichst einwandfreie Rechteckimpulse erhalten werden sollen.
Die Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß der die Laserdiode speisende Strom­ impulsgenerator aus einem Taktimpulsgenerator und einer von diesem ange­ steuerten Leistungsstufe besteht, auf die eine unipolare Treiberstufe hoher Stromstärke einer Anstiegszeit von wenigen Nanosekunden für die im Stromkreis einer Kondensatorbatterie befindliche Laserdiode folgt.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des erfindungsgemäßen Pulslasers sind anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels nach­ folgend beschrieben.
Der Pulslaser besteht im wesentlichen aus einer Laserdiode LD und einem diese speisenden Stromimpulsgenerator SI. Letzterer umfaßt einen Takt­ impulsgenerator TI, eine von diesem angesteuerte Leistungsstufe PS und eine darauf folgende unipolare Treiberstufe TS für die Laserdiode. Der Taktimpulsgenerator ist aus einem Oszillator OS, beispielsweise einem Schmitt-Trigger, und einer von diesem gesteuerten monostabilen Kipp­ stufe MK aufgebaut. Die Frequenz des Oszillators ist mittels eines Wider­ standes R f einstellbar. Die Kippstufe liefert die Steuerimpulse für die Laserdiode LD, deren Impulsbreite durch ein außenbeschaltendes RC-Glied ebenfalls einstellbar ist. Ein weiterer Ausgang der Kippstufe kann für ein Referenzsignal RS, beispielsweise für den synchronen Betrieb eines Laser­ impulsempfängers, vorgesehen werden. Auf die monostabile Kippstufe MK folgt die Leistungsstufe PS, die aus einem Leistungsgatter LG und einem MOS-Clock-Treiber MCT besteht, dessen Ausgangsstrom bei Schaltzeiten im Nanosekundenbereich ausreichend hoch ist, um den eigentlichen Leistungs­ treiber TS für die Laserdiode LD zu schalten. Ein Blockkondensator C B unterstützt das schnelle Durchschalten des MOS-Clock-Treibers. Leistungs­ gatter und MOS-Clock-Treiber sind über ein Koppel-RC-Glied verbunden.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, als Leistungstreiber TS einen V-MOS- Feldeffekttransistor einzusetzen, dessen Drain-Source-Kanal die Laserdiode mit einer Kondensatorbatterie C verbindet. Für die Stromversorgung des Stromimpulsgenerators SI und zum Aufladen des Kondensators C ist eine Batterie ausreichend. Bei positivem Steuersignal am Gate des Feldeffekt­ transistors geht dessen Drain-Source-Kanal innerhalb weniger Nanosekunden in den leitenden Zustand über und schaltet dabei die Laserdiode LD an die Kondensatorbatterie C, die zum schnellen Durchschalten durch einen parallel geschalteten, kleineren Kondensator C z ergänzt ist.
Um das Überschwingen der Impulsflanken zu dämpfen, sind der Laserdiode für die positive Flanke Widerstände R d und für negative Flanke eine Diode D parallel geschaltet.
Mit der vorstehend beschriebenen Ansteuerschaltung können exakte Rechteck­ impulse mit hohen Strömen (bis zu 70 A) erzeugt werden. Ihr einfacher und raumsparender Aufbau ermöglicht den Einsatz eines solchen leistungsstarken Pulslasers in kleinen Bauräumen, selbst bei mehrkanaliger Ausführung, ohne Netzanschluß. Dies bedeutet eine erhebliche Erweiterung der Einsatzmög­ lichkeiten des Pulslasers.

Claims (5)

1. Pulslaser, bestehend aus einer Laserdiode (LD) und einem die Laser­ diode speisenden Stromimpulsgenerator (SI), gekennzeichnet durch einen Taktimpulsgenerator (TI) und eine von diesem angesteuerte Leistungs­ stufe (PS), auf die eine unipolare Treiberstufe (TS) hoher Stromstärke einer Anstiegszeit von wenigen Nanosekunden für die im Stromkreis einer Kondensatorbatterie (C) befindliche Laserdiode (LD) folgt.
2. Pulslaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktimpuls­ generator (TI) aus einem Oszillator (OS) und einer von diesem ange­ steuerten, monostabilen Kippstufe (MK) besteht.
3. Pulslaser nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsstufe (PS) einen MOS-Clock-Treiber (MCT) enthält.
4. Pulslaser nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die unipolare Treiberstufe (TS) durch einen V-MOS-Feldeffekttransistor gebildet ist.
5. Pulslaser nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserdiode (LD) durch ein parallel geschaltetes, passives Netzwerk aus einer Diode (D) und Widerständen (R d ) gegen Überschwingen der Impuls­ flanken geschützt ist.
DE3915982A 1989-05-17 1989-05-17 Pulslaser Withdrawn DE3915982A1 (de)

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