JP2022518434A - Pulsed optical transmitter with improved pulse shape and reduced frequency chirp - Google Patents

Pulsed optical transmitter with improved pulse shape and reduced frequency chirp Download PDF

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ジャシー カン，
ブチャイブ ライメル，
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オー－ネット コミュニケーションズ （ユーエスエー） インコーポレイテッド
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Abstract

発生されるレーザパルスにおいて改良された光波形形状を伴うレーザパルスを発生させ、光学伝送機の光チャープの補償を提供する光学伝送機の設計。そのようなパルス光学伝送機は、光検出および測距システム（ＬｉＤＡＲ）、ならびに光学時間ドメイン反射率計（ＯＴＤＲ）システムおよび光学通信システム等の他の光学感知システムを含む種々の用途において使用されることができる。加えて、光学伝送機のための開示される設計は、レーザ出力の一定の横方向ビーム幅を維持するために使用されることができる。The design of an optical transmitter that generates a laser pulse with an improved optical waveform shape in the generated laser pulse and provides compensation for the optical charm of the optical transmitter. Such pulsed optical transmitters are used in a variety of applications including optical detection and ranging systems (LiDAR), as well as other optical sensing systems such as optical time domain reflectometer (OTDR) systems and optical communication systems. be able to. In addition, the disclosed designs for optical transmitters can be used to maintain a constant lateral beam width of the laser output.

Description

（関連出願の相互参照）
本特許文書は、出願人Ｏ－Ｎｅｔ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ （ＵＳＡ） Ｉｎｃ．によって２０１９年１月１６日に出願された「ＰＵＬＳＥＤ ＯＰＴＩＣＡＬ ＴＲＡＮＳＭＩＴＴＥＲ ＷＩＴＨ ＩＭＰＲＯＶＥＤ ＰＵＬＳＥ ＳＨＡＰＥ ＡＮＤ ＲＥＤＵＣＥＤ ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ ＣＨＩＲＰ」と題された米国仮出願第６２／７９３，０６９号の優先権および利益を主張する。 (Mutual reference of related applications)
This patent document is written by Applicant O-Net Communications (USA) Inc. Claims the priority and interests of US Provisional Application No. 62 / 793,069 entitled "PULSED OPTICAL TRANSMITTER WITH IMPROVED PULSE SHAPE AND REDUCED FREQUENCY CHIRP" filed on 16 January 2019.

本特許文書は、レーザパルスを使用する種々の用途のためにレーザパルスを発生させる光学伝送機の設計を提供する。 This patent document provides the design of an optical transmitter that generates a laser pulse for various applications that use a laser pulse.

本特許文書は、発生されるレーザパルスにおいて改良された光波形形状を伴うレーザパルスを発生させ、発生されるレーザパルスにおいて光チャープの補償を提供する光学伝送機の設計を提供する。加えて、光学伝送機のための開示される設計は、レーザ出力の一定の横方向ビーム幅を維持するために使用されることができる。そのようなパルス光学伝送機は、光検出および測距システム（ＬｉＤＡＲ）、ならびに光学時間ドメイン反射率計（ＯＴＤＲ）システムおよび光学通信システム等の他の光学感知システムを含む種々の用途において使用されることができる。 The present patent document provides the design of an optical transmitter that generates a laser pulse with an improved optical waveform shape in the generated laser pulse and provides compensation for the optical charm in the generated laser pulse. In addition, the disclosed designs for optical transmitters can be used to maintain a constant lateral beam width of the laser output. Such pulsed optical transmitters are used in a variety of applications including optical detection and ranging systems (LiDAR), as well as other optical sensing systems such as optical time domain reflectometer (OTDR) systems and optical communication systems. be able to.

１つの側面では、開示される技術は、電気レーザ制御パルス信号に応答してレーザパルスを発生させるためのレーザと、レーザに結合され、レーザパルスを発生させるためにレーザに電気レーザ制御パルス信号を印加するレーザ駆動部回路と、第１の電気パルス信号を発生させるための第１の電気パルス発生器であって、第１の電気パルス信号は、時間単位における第１のパルス振幅と、第１のパルス幅とを有する、第１の電気パルス発生器と、第２のパルス振幅を有する第２の電気パルス信号を発生させるための第２の電気パルス発生器であって、第２のパルス振幅は、第１のパルス振幅未満であり、レーザ駆動回路にレーザにおける発振動作をトリガさせるために十分に高く、時間単位における第２のパルス幅は、第１のパルス幅を上回り、前パルス縁は、第１の電気パルス信号の前パルス縁より前方にある、第２の電気パルス発生器と、第１および第２の電気パルス発生器に結合され、第１および第２の電気パルス信号を受信し、組み合わせ、レーザ駆動部制御パルス信号を生産する信号混合器であって、信号混合器は、レーザ駆動部回路にさらに結合され、レーザ駆動部回路にレーザ駆動部制御パルス信号を印加し、レーザ駆動部回路に電気レーザ制御パルス信号を生産させる、信号混合器とを含むパルス光学伝送機を提供するために実装されることができる。 In one aspect, the disclosed techniques are a laser for generating a laser pulse in response to an electric laser control pulse signal and an electric laser control pulse signal to the laser to be coupled to the laser and generate a laser pulse. The laser drive unit circuit to be applied and the first electric pulse generator for generating the first electric pulse signal, the first electric pulse signal is the first pulse amplitude in time unit and the first. A first electric pulse generator having a pulse width of 1 and a second electric pulse generator for generating a second electric pulse signal having a second pulse amplitude, the second pulse amplitude. Is less than the first pulse amplitude and high enough to trigger the laser drive circuit to oscillate in the laser, the second pulse width in time units exceeds the first pulse width and the anterior pulse edge , The second electric pulse generator, which is in front of the front pulse edge of the first electric pulse signal, is coupled to the first and second electric pulse generators, and receives the first and second electric pulse signals. A signal mixer that is combined to produce a laser drive unit control pulse signal, the signal mixer is further coupled to the laser drive unit circuit, applying the laser drive unit control pulse signal to the laser drive unit circuit, and laser. It can be implemented to provide a pulsed optical transmitter with a signal mixer that causes the drive circuit to produce an electrolaser controlled pulse signal.

別の側面では、開示される技術は、電気レーザ制御パルス信号に応答してレーザパルスを発生させるためのレーザと、レーザに結合され、レーザパルスを発生させるためにレーザに電気レーザ制御パルス信号を印加するレーザ駆動部回路と、クロック信号に基づいて第１の電気パルス信号を発生させるための第１の電気パルス発生器であって、第１の電気パルス信号は、時間単位における第１のパルス振幅と、第１のパルス幅とを有する、第１の電気パルス発生器と、第１の電気パルス発生器と同一のクロック信号に基づいて第２の電気パルス信号を発生させるための第２の電気パルス発生器であって、第２の電気パルス発生器は、第１のパルス振幅未満の第２のパルス振幅と、第１のパルス幅を上回る時間単位における第２のパルス幅とを有するように第２の電気パルス信号をレンダリングするように構造化される、第２の電気パルス発生器と、第１および第２の電気パルス発生器に結合され、第１および第２の電気パルス信号を受信し、組み合わせ、レーザ駆動部制御パルス信号を生産する信号混合器であって、信号混合器は、レーザ駆動部回路にさらに結合され、レーザ駆動部回路にレーザ駆動部制御パルス信号を印加し、レーザ駆動部回路に電気レーザ制御パルス信号を生産させる、信号混合器とを含むパルス光学伝送機を提供するために実装されることができる。 In another aspect, the disclosed technology is a laser for generating a laser pulse in response to an electric laser control pulse signal and an electric laser control pulse signal to the laser to be coupled to the laser and generate a laser pulse. The laser drive unit circuit to be applied and the first electric pulse generator for generating the first electric pulse signal based on the clock signal, the first electric pulse signal is the first pulse in time unit. A first electric pulse generator having an amplitude and a first pulse width, and a second for generating a second electric pulse signal based on the same clock signal as the first electric pulse generator. An electric pulse generator such that the second electric pulse generator has a second pulse amplitude less than the first pulse amplitude and a second pulse width in time units greater than the first pulse width. The second electric pulse generator, which is structured to render the second electric pulse signal, and the first and second electric pulse signals which are coupled to the first and second electric pulse generators. A signal mixer that receives, combines, and produces a laser drive control pulse signal, the signal mixer is further coupled to the laser drive circuit to apply the laser drive control pulse signal to the laser drive circuit. It can be implemented to provide a pulsed optical transmitter including a signal mixer that causes a laser drive circuit to produce an electrolaser controlled pulse signal.

別の側面では、開示される技術は、レーザパルスを発生させるためにパルス光学伝送機を動作させるための方法を提供するために実装されることができる。本方法は、共通クロック信号を動作させることと、共通クロック信号を第１の電気パルス発生器に印加し、時間単位における第１のパルス振幅と第１のパルス幅とを有する第１の電気パルス信号を発生させ、共通クロック信号を第２の電気パルス発生器に印加し、第１のパルス振幅未満の第２のパルス振幅と第１のパルス幅を上回る時間単位における第２のパルス幅とを有する第２の電気パルス信号を発生させることと、第１および第２の電気パルス信号の発生の後、第１および第２の電気パルス発生器をともにオフにすることと、第１および第２の電気パルス信号を組み合わせ、レーザ駆動部制御パルス信号を生産するステップと、レーザダイオードにレーザ駆動部制御パルス信号を印加し、レーザパルスを発生させることとを含むことができる。 In another aspect, the disclosed technique can be implemented to provide a method for operating a pulsed optical transmitter to generate a laser pulse. The method operates a common clock signal and applies the common clock signal to a first electric pulse generator, the first electric pulse having a first pulse amplitude and a first pulse width in time units. A signal is generated and a common clock signal is applied to the second electric pulse generator to obtain a second pulse amplitude less than the first pulse amplitude and a second pulse width in time units greater than the first pulse width. To generate the second electric pulse signal having, and to turn off both the first and second electric pulse generators after the generation of the first and second electric pulse signals, and to generate the first and second electric pulse signals. It is possible to include a step of producing a laser drive unit control pulse signal by combining the electric pulse signals of the above, and applying a laser drive unit control pulse signal to a laser diode to generate a laser pulse.

さらに別の側面では、開示される技術は、レーザパルスを発生させるためにパルス光学伝送機を動作させるための方法を提供するために実装されることができる。本方法は、時間単位における第１のパルス振幅と第１のパルス幅とを有する第１の電気パルス信号を発生させるために第１の電気パルス発生器と、第１のパルス振幅未満の第２のパルス振幅と第１のパルス幅を上回る時間単位における第２のパルス幅とを有する第２の電気パルス信号を発生させるために第２の電気パルス発生器とを動作させることと、第１および第２の電気パルス信号の発生の後、第１および第２の電気パルス発生器をともにオフにすることと、第１および第２の電気パルス信号を組み合わせ、レーザ駆動部制御パルス信号を生産することと、レーザダイオードにレーザ駆動部制御パルス信号を印加し、レーザパルスを発生させることと、時間単位における第１の電気パルス信号を後の時間に遅延させ、第１および第２の電気パルス信号を組み合わせ、レーザダイオードを駆動し、遅延される第１の電気パルス信号に応答してレーザパルスを生産する間、第１の電気パルス信号を用いることなく、第２の電気パルス信号の前縁および前部を印加し、レーザ駆動部制御パルス信号を生産し、レーザダイオードを駆動し、発振することとを含む。 In yet another aspect, the disclosed technique can be implemented to provide a method for operating a pulsed optical transmitter to generate a laser pulse. The method comprises a first electric pulse generator to generate a first electric pulse signal having a first pulse amplitude and a first pulse width in time units, and a second less than the first pulse amplitude. To operate a second electric pulse generator to generate a second electric pulse signal having a pulse amplitude of the first and a second pulse width in time units greater than the first pulse width, and the first and second. After the generation of the second electric pulse signal, both the first and second electric pulse generators are turned off, and the first and second electric pulse signals are combined to produce a laser drive unit control pulse signal. In addition, a laser drive unit control pulse signal is applied to the laser diode to generate a laser pulse, and the first electric pulse signal in time units is delayed to a later time, so that the first and second electric pulse signals are generated. The leading edge of the second electrical pulse signal and without the use of the first electrical pulse signal while driving the laser diode and producing the laser pulse in response to the delayed first electrical pulse signal. It includes applying the front part, producing a laser drive part control pulse signal, driving a laser diode, and oscillating.

それらおよび他の実装が、図面、説明、および請求項により詳細に説明される。 Those and other implementations are described in detail by drawings, description, and claims.

図１は、駆動回路網を伴うパルスレーザダイオードの実施例を示す。FIG. 1 shows an embodiment of a pulsed laser diode with a drive network.

図２は、図２Ａ～図２Ｄを含み、図１におけるパルスレーザダイオードおよびその駆動回路網における光チャープおよび波形の歪みの実施例を示す。FIG. 2 includes FIGS. 2A-2D and shows an example of optical chirp and waveform distortion in the pulsed laser diode and its drive network in FIG. 図２は、図２Ａ～図２Ｄを含み、図１におけるパルスレーザダイオードおよびその駆動回路網における光チャープおよび波形の歪みの実施例を示す。FIG. 2 includes FIGS. 2A-2D and shows an example of optical chirp and waveform distortion in the pulsed laser diode and its drive network in FIG.

図３Ａは、光チャープおよび波形の歪みを低減させるための２つのパルス発生器を含むパルス光学伝送機アーキテクチャの実施例を示す。FIG. 3A shows an example of a pulsed optical transmitter architecture that includes two pulse generators to reduce optical chirp and waveform distortion.

図３Ｂは、図３Ａにおける２つのパルス発生器の動作パルスと先行パルスとの間の関係と、動作パルスに対する先行パルスの調整とをさらに示す。FIG. 3B further shows the relationship between the operating pulse and the preceding pulse of the two pulse generators in FIG. 3A and the adjustment of the preceding pulse with respect to the operating pulse.

図４は、図４Ａ～図４Ｄを含み、図３Ａおよび図３Ｂの実施例に基づく駆動回路網を伴うレーザダイオードのレーザ出力において光チャープ補償を提供するために、図３Ａにおける２つのパルス発生器を動作させるための実施例を示す。FIG. 4 includes two pulse generators in FIG. 3A, including FIGS. 4A-4D, to provide optical chirp compensation at the laser output of a laser diode with a drive network according to the embodiments of FIGS. 3A and 3B. An example for operating the above is shown. 図４は、図４Ａ～図４Ｄを含み、図３Ａおよび図３Ｂの実施例に基づく駆動回路網を伴うレーザダイオードのレーザ出力において光チャープ補償を提供するために、図３Ａにおける２つのパルス発生器を動作させるための実施例を示す。FIG. 4 includes two pulse generators in FIG. 3A, including FIGS. 4A-4D, to provide optical chirp compensation at the laser output of a laser diode with a drive network according to the embodiments of FIGS. 3A and 3B. An example for operating the above is shown.

本特許文書は、レーザパルスを使用する種々の用途のためにレーザパルスを発生させる光学伝送機の設計を提供する。 This patent document provides the design of an optical transmitter that generates a laser pulse for various applications that use a laser pulse.

図１は、種々の用途において使用される典型的なパルスレーザ伝送機の実施例を示す。本実施例では、レーザダイオード（ＬＤ）１１０が、クロック回路１０２と、パルス発生器回路１０４と、レーザダイオード駆動部（ＬＤＤ）とを含む駆動回路に結合される。駆動回路は、レーザダイオード１１０を駆動してレーザパルスを生産する電流パルス発生器になるように設計される。駆動電流が、閾値電流を下回る低電流（レーザダイオードが、駆動電流に応答してシミュレートされる放射を発生させる刺激モードにおいて動作されるとき）から、閾値電流を上回るより高い電流（レーザダイオードが、シミュレートされる放射の増幅が光学損失を超過する発振モードにおいて動作されるとき）に変化するとき、このタイプのパルス変調されるダイオードレーザは、レーザ電流の遷移周期の間に、望ましくない大きい歪み、周波数における望ましくない大きいチャープ、および出力レーザビームの望ましくない広い幅を被るまたは呈する傾向にある。駆動電流が閾値電流を下回る低電流であるとき、レーザダイオードは、シミュレートされる放射を発生させる刺激モードにおいて動作されるが、閾値電流を下回るこの低電流における自然放射の存在は、レーザダイオードにおける発振動作の欠如に起因して、レーザビームの出力光に、広いスペクトルと広い横方向ビーム幅との両方を有するようにさせる。この電流遷移周期において、レーザダイオードからの光学信号またはレーザ出力は、その元の電気信号波形から歪曲され得、レーザダイオードからのレーザ出力の中で透過または発生される光周波数も、周波数チャープの形態の有意な変化を呈し得る。加えて、レーザダイオード出力の横方向ビーム幅は、駆動電流が閾値電流を上回ると、駆動電流が閾値電流を下回るときの広いビーム幅から狭い指向性ビーム幅に変化し、レーザダイオードを発振モードにおいて動作させる。 FIG. 1 shows an example of a typical pulsed laser transmitter used in various applications. In this embodiment, the laser diode (LD) 110 is coupled to a drive circuit including a clock circuit 102, a pulse generator circuit 104, and a laser diode drive unit (LDD). The drive circuit is designed to be a current pulse generator that drives the laser diode 110 to produce a laser pulse. The drive current is from a low current below the threshold current (when the laser diode is operated in a stimulus mode that produces simulated radiation in response to the drive current) to a higher current above the threshold current (laser diode). This type of pulse-modulated diode laser is undesirably large during the transition period of the laser current, when the simulated radiation amplification changes to (when operated in an oscillation mode that exceeds the optical loss). Distortion, undesired large charms at frequency, and tend to suffer or exhibit an undesired wide width of the output laser beam. When the drive current is low below the threshold current, the laser diode operates in a stimulus mode that produces simulated radiation, but the presence of natural radiation at this low current below the threshold current is present in the laser diode. Due to the lack of oscillation operation, the output light of the laser beam is made to have both a wide spectrum and a wide lateral beam width. In this current transition period, the optical signal or laser output from the laser diode can be distorted from its original electrical signal waveform, and the optical frequency transmitted or generated in the laser output from the laser diode is also in the form of a frequency chirp. Can exhibit significant changes in. In addition, the lateral beam width of the laser diode output changes from a wide beam width when the drive current is below the threshold current to a narrow directional beam width when the drive current exceeds the threshold current, and the laser diode is placed in oscillation mode. Make it work.

図２は、図１のレーザ伝送機の動作を示す。図２は、図２Ａと、図２Ｂと、図２Ｃと、図２Ｄとを含む。図２Ａは、図１における単一のパルス発生器１０４を示し、パルス発生器１０４は、理想的には同じまたはほぼ同じパルス形状およびパルス持続時間にあるレーザパルスを発生させるようにレーザダイオード１１０を駆動するために使用される、所望のパルス振幅とパルス形状とパルス持続時間とを伴う電気パルス信号を発生させる。しかしながら、レーザダイオード１１０を駆動するための電気パルス信号の前縁によって引き起こされる遷移に起因して、発生される光パルスの光周波数は、周波数内に望ましくない光チャープを含有する。結果として、レーザダイオード１１０によって発生される光パルスは、元の電気信号波形から歪曲され、発生される光パルスの時間的形状もまた、歪曲される。レーザダイオード出力の周波数におけるこの光チャープは、光学経路および光学受信機の性能に依存して、光学受信機出力信号内に歪みをもたらすことができる。 FIG. 2 shows the operation of the laser transmitter of FIG. FIG. 2 includes FIGS. 2A, 2B, 2C, and 2D. FIG. 2A shows the single pulse generator 104 in FIG. 1, where the pulse generator 104 uses the laser diode 110 to generate laser pulses that are ideally of the same or nearly the same pulse shape and pulse duration. Generates an electrical pulse signal with the desired pulse amplitude, pulse shape and pulse duration used to drive. However, due to the transition caused by the leading edge of the electrical pulse signal to drive the laser diode 110, the optical frequency of the generated optical pulse contains an undesired optical chirp within the frequency. As a result, the optical pulse generated by the laser diode 110 is distorted from the original electrical signal waveform, and the temporal shape of the generated optical pulse is also distorted. This optical chirp at the frequency of the laser diode output can cause distortion in the optical receiver output signal, depending on the optical path and the performance of the optical receiver.

図２Ｂは、単一のパルス発生器１０４の設計に基づいて図１におけるレーザダイオードに印加される駆動電流パルスの振幅に対するレーザダイオードの光パワー出力の依存性の実施例を示す。駆動電流パルスの前縁（ＩＬＤ）は、初期の時間に示されるように、発振電流閾値（ＩＴＨＲＥＳＨＯＬＤ）の振幅を下回る低値から増加し、その間、レーザダイオードは、ＰＴＨＲＥＳＨＯＬＤ未満の出力光パワーを用いて広いビーム幅および広いスペクトル範囲を伴う光を放射する自然放射モードにある。続いて、駆動電流パルス（ＩＬＤ）の振幅は、発振電流閾値（ＩＴＨＲＥＳＨＯＬＤ）の振幅を上回って増加し続け、レーザダイオード内の光放射は、自然放射モードから発振モードに変化し、発振モードでは、レーザダイオードは、ＰＴＨＲＥＳＨＯＬＤを上回る出力光パワーを用いて狭いビーム幅およびより狭いスペクトル範囲を伴うレーザ光を放射する。図２Ｃは、時間ドメインにおけるレーザパルス形状を示す時間の関数としてレーザダイオード出力の光強度を示す。図２Ｄは、レーザダイオードが自然放射モードにあるときの広い初期のスペクトル範囲と、レーザダイオードが発振モードにあるときのより狭いスペクトル範囲とを示す単一の電流パルスによって駆動されているときの経時的なレーザダイオード出力の光学スペクトル範囲の変化をさらに図示する。 FIG. 2B shows an example of the dependence of the laser diode's optical power output on the amplitude of the drive current pulse applied to the laser diode in FIG. 1 based on the design of a single pulse generator 104. The leading edge ( ILD) of the drive current pulse increases from a low value below the amplitude of the oscillation current threshold (ITHERSHOLD ) , as shown in the initial time, during which the laser diode outputs light less than PTHRESHOLD . It is in a natural radiation mode that uses power to emit light with a wide beam width and a wide spectral range. Subsequently, the amplitude of the drive current pulse ( ILD) continues to increase above the amplitude of the oscillation current threshold (ITHRSHOLD ) , and the light emission in the laser diode changes from the natural radiation mode to the oscillation mode, and the oscillation mode. Then, the laser diode emits a laser beam with a narrow beam width and a narrower spectral range with an output light power greater than PTHRESHOLD . FIG. 2C shows the light intensity of the laser diode output as a function of time indicating the laser pulse shape in the time domain. FIG. 2D shows the time driven by a single current pulse indicating a wide initial spectral range when the laser diode is in natural radiation mode and a narrower spectral range when the laser diode is in oscillation mode. Changes in the optical spectral range of a typical laser diode output are further illustrated.

本特許文書は、上記の光学出力波形の歪み、光チャープ、および出力ビーム幅を低減させるために使用されることができる駆動回路網を伴う新しいパルスレーザダイオード伝送機を開示する。レーザダイオードのために開示される駆動回路網は、レーザダイオードへの２つの駆動電流パルス、すなわち、通常のパルス電流および先行パルス電流を発生させるために設計され、これは、ともに追加され、レーザダイオードを駆動するための駆動電流パルスを発生させる。先行パルス信号は、レーザダイオードが低光パワーレベルにおいて刺激モードから発振モードに変化するように強制するために使用されることができる。これは、いくつかの技法の組み合わせによって達成される。第１に、先行パルス信号の振幅が、発生され、レーザダイオードが発振モードにおいて動作するための発振電流閾値を少し上回るが閾値よりあまり高くないレベルにおいて駆動電流振幅を発生させる。第２に、先行パルス信号は、レーザダイオードによって所望のレーザパルスを発生させるための動作パルスに関して、所望のパルス持続時間より長いパルス持続時間を有する。第３に、レーザダイオードを駆動するために電流を発生させるために動作パルスが使用されるときまでに、レーザダイオードがすでにレーザモードにおいて動作され、所望のレーザパルス出力のために具体的に設計されるパルス形状およびパルス持続時間におけるレーザダイオードへの駆動電流を動作パルスが増加させることになるように、動作パルスの前縁の到達の前に自然放射からレーザ放射に遷移するようにレーザダイオードを駆動するために先行パルス信号が使用されるように、先行パルス信号の前縁は、時間的に動作パルスの前縁の前にトリガされる。第４に、先行パルス信号の後縁および動作パルスの後縁が、時間的に一致するように送信され、そのため、両方のパルス信号が、同時にオフにされる。レーザダイオードを駆動することにおける先行パルス信号および通常のパルス信号の組み合わせのこの使用の結果として、大きい光歪みおよび光チャープはまた、より低いパワーレベルにおいて生じる。したがって、先行パルス信号による遷移周期によって生産されるこれらの大きい光歪み、周波数チャープ、および大きいビーム幅は、このように駆動されるレーザダイオードを使用する光透過システムに対するわずかな影響を生産する。種々のレーザ透過システム（例えば、ＯＴＤＲおよびＬｉＤＡＲシステム）は、開示されるレーザ伝送機技術から恩恵を得ることができる。 The present patent document discloses a new pulsed laser diode transmitter with a drive network that can be used to reduce the distortion, optical chirp, and output beam width of the above optical output waveforms. The drive network disclosed for a laser diode is designed to generate two drive current pulses to the laser diode, ie a normal pulse current and a leading pulse current, both of which are added and the laser diode. Generates a drive current pulse to drive the. The leading pulse signal can be used to force the laser diode to change from stimulating mode to oscillating mode at low optical power levels. This is achieved by a combination of several techniques. First, the amplitude of the preceding pulse signal is generated and the drive current amplitude is generated at a level slightly above the oscillation current threshold for the laser diode to operate in oscillation mode but not much higher than the threshold. Second, the preceding pulse signal has a pulse duration longer than the desired pulse duration with respect to the operating pulse for generating the desired laser pulse by the laser diode. Third, by the time the operating pulse is used to generate the current to drive the laser diode, the laser diode is already operating in laser mode and specifically designed for the desired laser pulse output. Drive the laser diode to transition from natural radiation to laser radiation before the arrival of the leading edge of the operating pulse so that the operating pulse will increase the driving current to the laser diode in the pulse shape and pulse duration. The leading edge of the leading pulse signal is temporally triggered before the leading edge of the working pulse so that the leading pulse signal is used to do so. Fourth, the trailing edge of the leading pulse signal and the trailing edge of the working pulse are transmitted in time coincidence so that both pulse signals are turned off at the same time. Large optical distortions and optical chirps also occur at lower power levels as a result of this use of the combination of leading pulse signals and normal pulse signals in driving laser diodes. Therefore, these large optical distortions, frequency chirps, and large beam widths produced by the transition period due to the preceding pulse signal produce a slight effect on the light transmission system using the laser diode thus driven. Various laser transmission systems (eg, OTDR and LiDAR systems) can benefit from the disclosed laser transmitter technology.

図３Ａは、望ましくない光チャープ、望ましくない波形の歪み、および望ましくない広いビーム幅を低減させるための２つのパルス発生器を含むパルス光学伝送機アーキテクチャの実施例を示す。図３Ａの実施例内のこの光学伝送機３００は、クロック信号を発生させるためのクロック発生器３０２と、クロック発生器３０２に電気的に結合され、クロック発生器３０２から同一のクロック信号を受信し、その同一のクロック信号に基づいて第１の電気パルス信号および第２の電気パルス信号を発生させる２つのパルス発生器（パルス発生器１（３０４）およびパルス発生器２（３０３））とを含む。信号混合器３０５が、パルス発生器１（３０４）およびパルス発生器２（３０３）から第１の電気パルス信号および第２の電気パルス信号を受信し、２つのパルス信号を相互に追加し、レーザダイオード駆動部（ＬＤＤ）回路３０６の下流への制御パルス信号を生産するように、結合される。レーザダイオード駆動部（ＬＤＤ）回路３０６は、信号混合器３０５からＬＤＤ制御パルス信号を受信し、受信されるＬＤＤ制御パルス信号に応答してＬＤＤ駆動部信号を生産するように、結合される。レーザダイオード（ＬＤ）３１０が、ＬＤＤ回路３０６に結合され、ＬＤＤ駆動部信号によって励起され、光学伝送機３００の光学出力としてレーザパルスを生産する。 FIG. 3A shows an example of a pulsed optical transmitter architecture that includes two pulse generators to reduce unwanted optical chirps, unwanted waveform distortions, and unwanted wide beam widths. The optical transmitter 300 in the embodiment of FIG. 3A is electrically coupled to a clock generator 302 for generating a clock signal and a clock generator 302, and receives the same clock signal from the clock generator 302. Includes two pulse generators (pulse generator 1 (304) and pulse generator 2 (303)) that generate a first electrical pulse signal and a second electrical pulse signal based on the same clock signal. .. The signal mixer 305 receives the first electric pulse signal and the second electric pulse signal from the pulse generator 1 (304) and the pulse generator 2 (303), adds the two pulse signals to each other, and lasers. Coupled to produce a control pulse signal downstream of the diode drive (LDD) circuit 306. The laser diode drive unit (LDD) circuit 306 is coupled to receive an LDD control pulse signal from the signal mixer 305 and produce an LDD drive unit signal in response to the received LDD control pulse signal. The laser diode (LD) 310 is coupled to the LDD circuit 306 and excited by the LDD drive signal to produce a laser pulse as the optical output of the optical transmitter 300.

第１の発生器３０４（パルス発生器１）によって発生されるパルスは、その発振閾値を上回る、レーザダイオード３１０を動作させるために十分に高い振幅を有する動作パルス信号である。第２の発生器３０３（パルス発生器２）は、時間的に、例えば、前時間において動作パルス信号より幅広いより低い振幅パルス信号を発生させる。パルス発生器１（３０４）およびパルス発生器２（３０３）は両方とも、同一の縁時間においてパルス信号をオフにするように制御または動作されることができる。パルス発生器１（３０４）およびパルス発生器２（３０３）の両方のこの動作は、持続的レーザバイアス電流が始終印加されてその振幅がレーザ閾値を少し上回るパルス発生のためのいくつかの他の光学伝送機と比較して、背景雑音を低減させることができる。先行パルス信号および動作パルス信号の両方の後縁のこの同時のオフ切替は、短距離内に位置する標的を測定することにおけるＬｉＤＡＲおよびＯＴＤＲ測定において有利であり得る。レーザダイオードを駆動するためのこの２つのパルス発生器システムを用いると、レーザチャープおよび波形は、ある背景雑音を伴って低減される。したがって、開示される技術は、そのようなパルス光学伝送機が使用されるとき、システム感度、受信機の検出正確度、およびＬｉＤＡＲシステムのダイナミックレンジを改良するために使用されることができる。 The pulse generated by the first generator 304 (pulse generator 1) is an operating pulse signal that exceeds its oscillation threshold and has an amplitude sufficiently high to operate the laser diode 310. The second generator 303 (pulse generator 2) generates a lower amplitude pulse signal that is wider than the operating pulse signal in time, for example, in the previous time. Both pulse generator 1 (304) and pulse generator 2 (303) can be controlled or operated to turn off the pulse signal at the same edge time. This operation of both pulse generator 1 (304) and pulse generator 2 (303) is for some other pulse generation in which a continuous laser bias current is applied all the time and its amplitude slightly exceeds the laser threshold. The background noise can be reduced as compared with the optical transmitter. This simultaneous off switching of the trailing edges of both the leading pulse signal and the working pulse signal can be advantageous in LiDAR and OTDR measurements in measuring targets located within a short distance. Using these two pulse generator systems to drive a laser diode, the laser chirp and waveform are reduced with some background noise. Accordingly, the disclosed techniques can be used to improve system sensitivity, receiver detection accuracy, and dynamic range of LiDAR systems when such pulsed optical transmitters are used.

図３Ａにおけるパルス光学伝送機の別の側面では、パルス発生器２（３０３）からのパルスおよびパルス発生器１（３０４）からのパルスは、レーザダイオード３１０への駆動パルスを事前に成形するように振幅および時間的な遅延が調整され、したがって、レーザダイオード３１０から出力されるパルスレーザの光波形を成形し、種々の用途におけるレーザチャープおよびパルス歪みを補償することができる。そのような事前成形の用途の実施例は、例えば、水からの水素の存在のための自由空間光透過の間を含む。この調整は、第１のパルス発生器３０４および第２のパルス発生器３０３に結合される制御回路を使用することによって達成されることができ、制御回路は、同一のクロック信号に応答してそれぞれ第１の電気パルス信号および第２の電気パルス信号の発生の完了後にそれらをともに遮断することを含む発生器の動作を制御する。図示される実施例では、同一のクロック回路３０２が、この調整を実施するために使用されることができる。具体的には、先行パルス信号の振幅およびパルス持続時間が、レーザダイオード３１０によって生産されるレーザパルスを発生させるための特定の設計に基づくように動作パルスのパルス形状、パルス振幅、またはパルス持続時間を維持しながら、調整または調節されることができる。 In another aspect of the pulse optical transmitter in FIG. 3A, the pulse from the pulse generator 2 (303) and the pulse from the pulse generator 1 (304) are such that the drive pulse to the laser diode 310 is preformed. The amplitude and time delay are adjusted and thus the optical waveform of the pulsed laser output from the laser diode 310 can be shaped to compensate for laser charm and pulse distortion in a variety of applications. Examples of such preformed applications include, for example, during free space light transmission due to the presence of hydrogen from water. This adjustment can be achieved by using a control circuit coupled to the first pulse generator 304 and the second pulse generator 303, where the control circuits respond to the same clock signal, respectively. It controls the operation of the generator, including shutting off both the first and second electrical pulse signals after they have been generated. In the illustrated embodiment, the same clock circuit 302 can be used to perform this adjustment. Specifically, the pulse shape, pulse amplitude, or pulse duration of the operating pulse is such that the amplitude and pulse duration of the preceding pulse signal are based on a particular design for generating the laser pulse produced by the laser diode 310. Can be adjusted or adjusted while maintaining.

図３Ｂは、図３Ａにおける２つのパルス発生器３０４および３０３によって生産される動作パルス信号と先行パルス信号との間の関係をさらに示す。２つのパルス発生器３０４および３０３によって生産される動作パルス信号および先行パルス信号は、電圧または電流信号であり得、ともに混合され、ＬＬＤ３０６への共通の信号を生産し、これは、それに応答して、レーザパルス３１２を生産するためにレーザダイオード３１０を駆動する駆動電流パルスを生産する。図３Ｂに示されるように、２つのパルス発生器３０４および３０３によって生産されるパルス信号および先行パルス信号は両方とも、閾値レーザ出力パワーのための発振閾値電流より高い、レーザダイオード３１０への駆動電流に対応する信号振幅を有する。しかしながら、それらの振幅は、異なる。先行パルス信号の振幅は、動作パルスがない状態において先行パルス信号が単独でＬＤＤ３０６に発振モードにおいてではあるが発振モード内の低パワー出力においてレーザダイオード３１０を駆動させ得るように、閾値レーザ出力パワーのための発振閾値電流に対応するレベルを少し上回るように設定される。動作パルス信号の振幅もまた、閾値レーザ出力パワーのための発振閾値電流に対応するレベルを上回るように設定されるが、先行パルス信号の振幅より高く設定される。また、図３Ｂに示されるように、先行パルス信号の前縁が、最初に発射され、動作パルスのための所望のパルス持続時間より長いパルス持続時間を有し、レーザダイオードによって所望のレーザパルスを発生させる。したがって、パルス／パルスの前縁が、レーザダイオードに、レーザ閾値レベルを少し上回る比較的に低い光パワーにおける自然放射からレーザ放射への遷移を受けさせる。この設計下において、レーザダイオードが先行パルス信号によって引き起こされる発振モードにすでになった後の動作パルス信号の到達は、動作パルス信号によって追加された駆動電流のエネルギーをより効率的にレーザ出力に転換する。 FIG. 3B further shows the relationship between the operating pulse signal and the preceding pulse signal produced by the two pulse generators 304 and 303 in FIG. 3A. The operating pulse signal and the preceding pulse signal produced by the two pulse generators 304 and 303 can be voltage or current signals and are mixed together to produce a common signal to the LLD 306, which in response. , Produce a drive current pulse that drives the laser diode 310 to produce the laser pulse 312. As shown in FIG. 3B, both the pulse signal and the preceding pulse signal produced by the two pulse generators 304 and 303 have a drive current to the laser diode 310 that is higher than the oscillation threshold current for the threshold laser output power. Has a signal amplitude corresponding to. However, their amplitudes are different. The amplitude of the leading pulse signal is the threshold laser output power so that the leading pulse signal alone can drive the laser diode 310 to the LDD 306 in oscillation mode but at low power output within oscillation mode in the absence of an operating pulse. It is set to slightly exceed the level corresponding to the oscillation threshold current. The amplitude of the operating pulse signal is also set above the level corresponding to the oscillation threshold current for the threshold laser output power, but higher than the amplitude of the preceding pulse signal. Also, as shown in FIG. 3B, the leading edge of the preceding pulse signal is fired first, has a pulse duration longer than the desired pulse duration for the operating pulse, and the laser diode delivers the desired laser pulse. generate. Thus, the pulse / pulse leading edge causes the laser diode to undergo a transition from natural radiation to laser radiation at a relatively low optical power just above the laser threshold level. Under this design, the arrival of the working pulse signal after the laser diode is already in the oscillation mode caused by the preceding pulse signal converts the energy of the drive current added by the working pulse signal to the laser output more efficiently. ..

図３Ｂは、先行パルス信号の前縁ｔ１と動作パルス信号の前縁ｔ２との間の時間差が、調整可能であるまたは調節され得ることをさらに示す。両方の信号が、同一の後縁ｔ３を有するため、先行パルス信号の持続時間は、ｔ１とｔ２との間の時間差を調整または調節するように調整されることができる。加えて、先行パルス信号の振幅もまた、調整されることができる。所与の動作パルス信号に関して、先行パルス信号上のそれらの２つの調整は、レーザダイオード出力パルスにおける波形の歪みまたは光チャープの低減を最適化するために使用されることができる。動作パルスのパルス形状、振幅、または持続時間は、レーザ出力パルスの所望のパルス形状、振幅、または持続時間のために具体的に設計されることができる。 FIG. 3B further shows that the time difference between the leading edge t1 of the leading pulse signal and the leading edge t2 of the operating pulse signal is adjustable or adjustable. Since both signals have the same trailing edge t3, the duration of the preceding pulse signal can be adjusted to adjust or adjust the time difference between t1 and t2. In addition, the amplitude of the preceding pulse signal can also be adjusted. For a given operating pulse signal, those two adjustments on the preceding pulse signal can be used to optimize the reduction of waveform distortion or optical chirp in the laser diode output pulse. The pulse shape, amplitude, or duration of the working pulse can be specifically designed for the desired pulse shape, amplitude, or duration of the laser output pulse.

実装において、同一のクロック回路３０２は、発生器１および発生器２をトリガまたは制御するために使用されることができる。発生器１のパルス振幅および幅は、所望の光学信号のための光パルスを発生させるためのものである。発生器２のパルス振幅は、レーザ閾値を少し上回る低いレーザ電流を発生させるためのものである。発生器２のパルス幅は、発生器１のものより幅広い。発生器２の振幅およびパルス幅を調整することによって、小さい光チャープおよびビーム幅を伴う最良の光学伝送機信号を発生させることができる。 In implementation, the same clock circuit 302 can be used to trigger or control generator 1 and generator 2. The pulse amplitude and width of the generator 1 is for generating an optical pulse for the desired optical signal. The pulse amplitude of the generator 2 is for generating a low laser current slightly above the laser threshold. The pulse width of the generator 2 is wider than that of the generator 1. By adjusting the amplitude and pulse width of the generator 2, the best optical transmitter signal with a small optical chirp and beam width can be generated.

図４は、図３における２つパルス発生器光学伝送機の調整に基づくチャープ補償の実施例を図示する。波長は、パルス発生器２からのパルスを印加するとき、ドリフトされるが、ピークパワーは、パルス発生器１によって発生される主要パルスのものと比較すると、非常に小さい。パルス発生器１からの主要パルスを印加するとき、波長は、高ピーク光パワーを伴う一定の状態になる。したがって、この一過性のチャープは、非常に小さく、無視されることができる。図２と同様に、図４は、それぞれ、図２Ａと図２Ｂと図２Ｃと図２Ｄとの比較のための、図４Ａと図４Ｂと図４Ｃと図４Ｄとを含む。図４Ｃおよび図２Ｃを比較すると、図４Ｃにおける光パルスは、所望のレーザ出力パルスを発生させることに関わる、動作パルスの到達の前に予め発振モードにおいてレーザダイオードを駆動するための先行パルス信号の使用に起因して、図２Ｃにおける光パルスより著しく少ない歪みを示す。 FIG. 4 illustrates an example of chirp compensation based on the adjustment of the two pulse generator optical transmitters in FIG. The wavelength is drifted when the pulse from the pulse generator 2 is applied, but the peak power is very small compared to that of the main pulse generated by the pulse generator 1. When the main pulse from the pulse generator 1 is applied, the wavelength is in a constant state with high peak light power. Therefore, this transient chirp is very small and can be ignored. Similar to FIG. 2, FIG. 4 includes FIGS. 4A, 4B, 4C, and 4D for comparison with FIGS. 2A, 2B, 2C, and 2D, respectively. Comparing FIGS. 4C and 2C, the optical pulse in FIG. 4C is a preceding pulse signal for driving the laser diode in oscillation mode prior to the arrival of the operating pulse, which is involved in generating the desired laser output pulse. Due to use, it shows significantly less distortion than the optical pulse in FIG. 2C.

本特許文書は、多くの詳細を含有するが、これらは、任意の発明または請求され得るものの範囲への限定としてではなく、むしろ、特定の発明の特定の実施形態に特有であり得る特徴の説明として解釈されるべきである。別個の実施形態との関連で本特許文書に説明されるある特徴もまた、単一の実施形態において組み合わせて実装されることができる。逆に、単一の実施形態との関連で説明される種々の特徴もまた、複数の実施形態において別個に、または任意の適した副次的組み合わせにおいて実装されることができる。また、特徴が、ある組み合わせにおいて作用するものとして上記に説明され、さらに、そのようなものとして最初に請求され得るが、請求される組み合わせからの１つ以上の特徴は、ある場合には、組み合わせから削除されることができ、請求される組み合わせは、副次的組み合わせまたは副次的組み合わせの変形例を対象とし得る。 This patent document contains many details, but these are not as limitations to the scope of any invention or claim, but rather a description of features that may be specific to a particular embodiment of a particular invention. Should be interpreted as. Certain features described in this patent document in the context of separate embodiments can also be implemented in combination in a single embodiment. Conversely, the various features described in the context of a single embodiment can also be implemented separately in multiple embodiments or in any suitable secondary combination. Also, a feature is described above as acting in a combination, and further, one or more features from the claimed combination may be claimed first as such, but in some cases a combination. Can be removed from and the claimed combination may be subject to a secondary combination or a variant of the secondary combination.

いくつかの実装および実施例のみが、説明され、他の実装、向上、および変形例も、本特許文書に説明および図示されるものに基づいて成されることができる。 Only a few implementations and examples are described, and other implementations, improvements, and variations can be made on the basis of those described and illustrated in this patent document.

Claims (16)

パルス光学伝送機であって、
電気レーザ制御パルス信号に応答してレーザパルスを発生させるためのレーザと、
前記レーザに結合され、前記レーザパルスを発生させるために前記レーザに前記電気レーザ制御パルス信号を印加するレーザ駆動部回路と、
第１の電気パルス信号を発生させるための第１の電気パルス発生器であって、前記第１の電気パルス信号は、時間単位における第１のパルス振幅と、第１のパルス幅とを有する、第１の電気パルス発生器と、
第２のパルス振幅を有する第２の電気パルス信号を発生させるための第２の電気パルス発生器であって、前記第２のパルス振幅は、前記第１のパルス振幅未満であり、前記レーザ駆動回路に前記レーザにおける発振動作をトリガさせるために十分に高く、時間単位における第２のパルス幅は、前記第１のパルス幅を上回り、前パルス縁は、前記第１の電気パルス信号の前パルス縁より前方にある、第２の電気パルス発生器と、
前記第１および第２の電気パルス発生器に結合され、前記第１および第２の電気パルス信号を受信し、組み合わせ、レーザ駆動部制御パルス信号を生産する信号混合器であって、前記信号混合器は、前記レーザ駆動部回路にさらに結合され、前記レーザ駆動部回路に前記レーザ駆動部制御パルス信号を印加し、前記レーザ駆動部回路に前記電気レーザ制御パルス信号を生産させる、信号混合器と
を備える、パルス光学伝送機。 It is a pulse optical transmitter
A laser for generating a laser pulse in response to an electric laser control pulse signal,
A laser drive unit circuit that is coupled to the laser and applies the electric laser control pulse signal to the laser to generate the laser pulse.
A first electric pulse generator for generating a first electric pulse signal, wherein the first electric pulse signal has a first pulse amplitude and a first pulse width in time units. The first electric pulse generator and
A second electric pulse generator for generating a second electric pulse signal having a second pulse amplitude, wherein the second pulse amplitude is less than the first pulse amplitude and the laser drive. High enough to trigger the circuit to oscillate in the laser, the second pulse width in time units exceeds the first pulse width and the pre-pulse edge is the pre-pulse of the first electrical pulse signal. A second electric pulse generator in front of the rim,
A signal mixer coupled to the first and second electric pulse generators to receive and combine the first and second electric pulse signals to produce a laser drive unit control pulse signal, wherein the signal mixing. The device is further coupled to the laser drive unit circuit, and a signal mixer that applies the laser drive unit control pulse signal to the laser drive unit circuit and causes the laser drive unit circuit to produce the electric laser control pulse signal. Equipped with a pulse optical transmitter. 前記第１および第２のパルス発生器に結合され、前記第１および第２の電気パルス信号の発生を完了した後に前記第１および第２のパルス発生器をともにオフにし、雑音を低減させる制御回路を備える、請求項１に記載のパルス光学伝送機。 Control to reduce noise by coupling to the first and second pulse generators and turning off both the first and second pulse generators after completing the generation of the first and second electric pulse signals. The pulse optical transmitter according to claim 1, further comprising a circuit. 前記第１および第２のパルス発生器に結合され、前記第１および第２のパルス振幅と前記第１および第２の電気パルス信号間の時間遅延とを調節し、前記発生されるレーザパルスにおけるチャープまたは歪みを低減させる制御回路を備える、請求項１に記載のパルス光学伝送機。 Coupled with the first and second pulse generators, the time delay between the first and second pulse amplitudes and the first and second electrical pulse signals is adjusted in the generated laser pulse. The pulse optical transmitter according to claim 1, further comprising a control circuit for reducing chap or distortion. 前記第２の電気パルス発生器は、前記第２の振幅と前記第１および第２の電気パルス信号間の時間遅延の間の時間差とを調整することにおいて動作するように構造化される、請求項１に記載のパルス光学伝送機。 The second electrical pulse generator is structured to operate in adjusting for the time difference between the second amplitude and the time delay between the first and second electrical pulse signals. Item 1. The pulse optical transmitter according to Item 1. １つ以上の標的を光学的に感知するためのレーザパルスを生産するための光学伝送機を含む光検出および測距（ＬｉＤＡＲ）システムであって、前記光学伝送機は、
電気レーザ制御パルス信号に応答してレーザパルスを発生させるためのレーザと、
前記レーザに結合され、前記レーザパルスを発生させるために前記レーザに前記電気レーザ制御パルス信号を印加するレーザ駆動部回路と、
第１の電気パルス信号を発生させるための第１の電気パルス発生器であって、前記第１の電気パルス信号は、時間単位における第１のパルス振幅と、第１のパルス幅とを有する、第１の電気パルス発生器と、
第２のパルス振幅を有する第２の電気パルス信号を発生させるための第２の電気パルス発生器であって、前記第２のパルス振幅は、前記第１のパルス振幅未満であり、前記レーザ駆動回路に前記レーザにおける発振動作をトリガさせるために十分に高く、時間単位における第２のパルス幅は、前記第１のパルス幅を上回り、前パルス縁は、前記第１の電気パルス信号の前パルス縁より前方にある、第２の電気パルス発生器と、
前記第１および第２の電気パルス発生器に結合され、前記第１および第２の電気パルス信号を受信し、組み合わせ、レーザ駆動部制御パルス信号を生産する信号混合器であって、前記信号混合器は、前記レーザ駆動部回路にさらに結合され、前記レーザ駆動部回路に前記レーザ駆動部制御パルス信号を印加し、前記レーザ駆動部回路に前記電気レーザ制御パルス信号を生産させる、信号混合器と
を含む、ＬｉＤＡＲシステム。 An optical detection and range-finding (LiDAR) system comprising an optical transmitter for producing a laser pulse for optically sensing one or more targets, said optical transmitter.
A laser for generating a laser pulse in response to an electric laser control pulse signal,
A laser drive unit circuit that is coupled to the laser and applies the electric laser control pulse signal to the laser to generate the laser pulse.
A first electric pulse generator for generating a first electric pulse signal, wherein the first electric pulse signal has a first pulse amplitude and a first pulse width in time units. The first electric pulse generator and
A second electric pulse generator for generating a second electric pulse signal having a second pulse amplitude, wherein the second pulse amplitude is less than the first pulse amplitude and the laser drive. High enough to trigger the circuit to oscillate in the laser, the second pulse width in time units exceeds the first pulse width and the pre-pulse edge is the pre-pulse of the first electrical pulse signal. A second electric pulse generator in front of the rim,
A signal mixer coupled to the first and second electric pulse generators to receive and combine the first and second electric pulse signals to produce a laser drive unit control pulse signal, wherein the signal mixing. The device is further coupled to the laser drive unit circuit, and a signal mixer that applies the laser drive unit control pulse signal to the laser drive unit circuit and causes the laser drive unit circuit to produce the electric laser control pulse signal. Including the LiDAR system. 前記光学伝送機は、前記第１および第２のパルス発生器に結合され、前記第１および第２の電気パルス信号の発生を完了した後に前記第１および第２のパルス発生器をともにオフにし、雑音を低減させる制御回路を含む、請求項５に記載のＬｉＤＡＲシステム。 The optical transmitter is coupled to the first and second pulse generators and both the first and second pulse generators are turned off after completing the generation of the first and second electrical pulse signals. The LiDAR system according to claim 5, further comprising a control circuit for reducing noise. 前記光学伝送機は、前記第１および第２のパルス発生器に結合され、前記第１および第２のパルス振幅と前記第１および第２の電気パルス信号間の時間遅延とを調節し、前記発生されるレーザパルスにおけるチャープまたは歪みを低減させる制御回路を含む、請求項５に記載のＬｉＤＡＲシステム。 The optical transmitter is coupled to the first and second pulse generators to adjust the first and second pulse amplitudes and the time delay between the first and second electric pulse signals. The LiDAR system of claim 5, comprising a control circuit for reducing chirp or distortion in the generated laser pulse. 前記第２の電気パルス発生器は、前記第２の振幅と前記第１および第２の電気パルス信号間の時間遅延の間の時間差とを調整することにおいて動作するように構造化される、請求項５に記載のＬｉＤＡＲシステム。 The second electrical pulse generator is structured to operate in adjusting for the time difference between the second amplitude and the time delay between the first and second electrical pulse signals. Item 5. The LiDAR system according to Item 5. 光学感知のためのレーザパルスを生産するための光学伝送機を備える光学伝送機を含む光学時間ドメイン反射率計（ＯＴＤＲ）システムであって、前記光学伝送機は、
電気レーザ制御パルス信号に応答してレーザパルスを発生させるためのレーザと、
前記レーザに結合され、前記レーザパルスを発生させるために前記レーザに前記電気レーザ制御パルス信号を印加するレーザ駆動部回路と、
第１の電気パルス信号を発生させるための第１の電気パルス発生器であって、前記第１の電気パルス信号は、時間単位における第１のパルス振幅と、第１のパルス幅とを有する、第１の電気パルス発生器と、
第２のパルス振幅を有する第２の電気パルス信号を発生させるための第２の電気パルス発生器であって、前記第２のパルス振幅は、前記第１のパルス振幅未満であり、前記レーザ駆動回路に前記レーザにおける発振動作をトリガさせるために十分に高く、時間単位における第２のパルス幅は、前記第１のパルス幅を上回り、前パルス縁は、前記第１の電気パルス信号の前パルス縁より前方にある、第２の電気パルス発生器と、
前記第１および第２の電気パルス発生器に結合され、前記第１および第２の電気パルス信号を受信し、組み合わせ、レーザ駆動部制御パルス信号を生産する信号混合器であって、前記信号混合器は、前記レーザ駆動部回路にさらに結合され、前記レーザ駆動部回路に前記レーザ駆動部制御パルス信号を印加し、前記レーザ駆動部回路に前記電気レーザ制御パルス信号を生産させる、信号混合器と
を含む、ＯＴＤＲシステム。 An optical time domain reflectometer (OTDR) system comprising an optical transmitter comprising an optical transmitter for producing a laser pulse for optical sensing, wherein the optical transmitter is an optical time domain reflectometer (OTDR) system.
A laser for generating a laser pulse in response to an electric laser control pulse signal,
A laser drive unit circuit that is coupled to the laser and applies the electric laser control pulse signal to the laser to generate the laser pulse.
A first electric pulse generator for generating a first electric pulse signal, wherein the first electric pulse signal has a first pulse amplitude and a first pulse width in time units. The first electric pulse generator and
A second electric pulse generator for generating a second electric pulse signal having a second pulse amplitude, wherein the second pulse amplitude is less than the first pulse amplitude and the laser drive. High enough to trigger the circuit to oscillate in the laser, the second pulse width in time units exceeds the first pulse width and the pre-pulse edge is the pre-pulse of the first electrical pulse signal. A second electric pulse generator in front of the rim,
A signal mixer coupled to the first and second electric pulse generators to receive and combine the first and second electric pulse signals to produce a laser drive unit control pulse signal, wherein the signal mixing. The device is further coupled to the laser drive unit circuit, and a signal mixer that applies the laser drive unit control pulse signal to the laser drive unit circuit and causes the laser drive unit circuit to produce the electric laser control pulse signal. Including OTDR system. 前記光学伝送機は、前記第１および第２のパルス発生器に結合され、前記第１および第２の電気パルス信号の発生を完了した後に前記第１および第２のパルス発生器をともにオフにし、雑音を低減させる制御回路を含む、請求項９に記載のＯＴＤＲシステム。 The optical transmitter is coupled to the first and second pulse generators and both the first and second pulse generators are turned off after completing the generation of the first and second electrical pulse signals. The OTDR system according to claim 9, further comprising a control circuit for reducing noise. 前記光学伝送機は、前記第１および第２のパルス発生器に結合され、前記第１および第２のパルス振幅と前記第１および第２の電気パルス信号間の時間遅延とを調節し、前記発生されるレーザパルスにおけるチャープまたは歪みを低減させる制御回路を含む、請求項９に記載のＯＴＤＲシステム。 The optical transmitter is coupled to the first and second pulse generators to adjust the first and second pulse amplitudes and the time delay between the first and second electrical pulse signals. The OTDR system according to claim 9, further comprising a control circuit for reducing the charm or distortion in the generated laser pulse. 前記第２の電気パルス発生器は、前記第２の振幅と前記第１および第２の電気パルス信号間の時間遅延の間の時間差とを調整することにおいて動作するように構造化される、請求項９に記載のＯＴＤＲシステム。 The second electrical pulse generator is structured to operate in adjusting for the time difference between the second amplitude and the time delay between the first and second electrical pulse signals. Item 9. The OTDR system according to Item 9. レーザパルスを発生させるためのパルス光学伝送機を動作させるための方法であって、
時間単位における第１のパルス振幅と第１のパルス幅とを有する第１の電気パルス信号を発生させるために第１の電気パルス発生器と、前記第１のパルス振幅未満の第２のパルス振幅と前記第１のパルス幅を上回る時間単位における第２のパルス幅とを有する第２の電気パルス信号を発生させるために第２の電気パルス発生器とを動作させることと、
前記第１および第２の電気パルス信号の発生の後、前記第１および第２の電気パルス発生器をともにオフにすることと、
前記第１および第２の電気パルス信号を組み合わせ、レーザ駆動部制御パルス信号を生産することと、
レーザダイオードに前記レーザ駆動部制御パルス信号を印加し、レーザパルスを発生させることと、
時間単位における前記第１の電気パルス信号を後の時間に遅延させ、前記第１および前記第２の電気パルス信号を組み合わせ、前記レーザダイオードを駆動し、前記遅延される第１の電気パルス信号に応答してレーザパルスを生産する間、前記第１の電気パルス信号を用いることなく、前記第２の電気パルス信号の前縁および前部を印加し、前記レーザ駆動部制御パルス信号を生産し、前記レーザダイオードを駆動し、発振することと
を含む、方法。 It is a method for operating a pulse optical transmitter for generating a laser pulse.
A first electric pulse generator to generate a first electric pulse signal having a first pulse amplitude and a first pulse width in time units, and a second pulse amplitude less than the first pulse amplitude. And operating the second electric pulse generator to generate a second electric pulse signal having a second pulse width in a time unit that exceeds the first pulse width.
After the generation of the first and second electric pulse signals, turning off both the first and second electric pulse generators and
Combining the first and second electric pulse signals to produce a laser drive unit control pulse signal,
Applying the laser drive unit control pulse signal to the laser diode to generate a laser pulse,
The first electric pulse signal in time units is delayed to a later time, the first and second electric pulse signals are combined, the laser diode is driven, and the delayed first electric pulse signal is obtained. While producing the laser pulse in response, the front edge and the front portion of the second electric pulse signal are applied without using the first electric pulse signal to produce the laser drive unit control pulse signal. A method comprising driving and oscillating the laser diode. 前記第１および第２のパルス振幅と前記第１および第２の電気パルス信号間の時間遅延とを調節し、前記発生されるレーザパルスにおけるチャープまたは歪みを低減させることを含む、請求項１３に記載の方法。 13. The thirteenth aspect comprises adjusting the first and second pulse amplitudes and the time delay between the first and second electric pulse signals to reduce the chirp or distortion in the generated laser pulse. The method described. 前記第２の振幅を調節し、前記発生されるレーザパルスにおけるチャープまたは歪みを低減させることを含む、請求項１３に記載の方法。 13. The method of claim 13, comprising adjusting the second amplitude to reduce chirp or distortion in the generated laser pulse. 前記第１および第２の電気パルス信号間の時間遅延を調節し、前記発生されるレーザパルスにおけるチャープまたは歪みを低減させることを含む、請求項１３に記載の方法。 13. The method of claim 13, comprising adjusting the time delay between the first and second electrical pulse signals to reduce chirp or distortion in the generated laser pulse.
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