CN204858269U - 一种纳秒延时多脉冲发光的半导体激光器驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种纳秒延时多脉冲发光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：可编程延时脉冲控制单元、多路场效应管驱动单元和多路可调的高压电源、一个激光二极管、多个场效应管、多个储能电容组成的多路充放电回路。本实用新型克服了电容充电时间长对脉冲激光器发光频率限制，一个激光二极管就实现了纳秒延时多脉冲发光，提高了脉冲激光器的发光频率。本实用新型应用于激光脉冲测距系统，纳秒延时多脉冲测距数据经过算法处理后解决了激光在单脉冲测距方式下单次测量精度不高的问题，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

一种纳秒延时多脉冲发光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，具体涉及一种纳秒延时多脉冲发光的半导体激光器脉冲驱动电路。

背景技术

近年来，脉冲半导体激光器已在激光测距领域中得到广泛的应用。在短脉冲工作模式下的半导体激光器，一般采用储能元件的放电过程来驱动激光二极管发光，其产生的脉冲峰值驱动电流大，上升沿快，占空比小，平均功率低，便于激光器小型化和低成本。

脉冲半导体激光器驱动电路的核心为高性能的储能元件和快速响应的大电流脉冲开关。目前，场效应管和雪崩晶体管都能够为脉冲激光器提供纳秒级上升沿和较大的脉冲峰值电流。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种纳秒延时多脉冲发光的半导体激光器驱动电路。

本实用新型提供一种纳秒延时多脉冲发光的半导体激光器驱动电路，使用场效应管作为大电流开关器件，场效应管驱动电路为每路场效应管提供1.5ns的导通上升沿和峰值为10A到40A连续可调的导通电流。多路可编程纳秒延时控制脉冲通过多路场效应管驱动电路在同一个发光二极管电路上实现了多路纳秒延时发光。

本实用新型提供的一种多路纳秒延迟发光的半导体激光器驱动电路，其组成包括：可编程延时脉冲控制单元、多路场效应管驱动单元和多路充放电回路。多路充放电回路中的每一路充电回路由可调高压电源N、限流电阻R_N、二极管D_N、储能电容C_N、二极管D_A、D_B组成；多路充放电回路共用二极管D_A、D_B；多路充放电回路中的每一路放电回路由场效应管Q_N、储能电容C_N、激光二极管D_L组成，其中场效应管Q_N漏级与储能电容C_N相连，Q_N源级接地，储能电容C_N的另外一端都连接激光二极管D_L的阴极，D_L阳极接地多路放电回路共用一个激光二极管D_L；多路场效应管驱动单元，接收可编程延时脉冲控制单元产生的多路延时脉冲信号，用于控制多路充放电回路中的多个场效应管的导通和关闭；可编程延时脉冲控制单元，为多路场效应管提供精确地延时导通时间。

本实用新型中可编程延时脉冲控制单元与多路场效应管驱动单元之间由IPEX端子线相连,实现可编程延时脉冲控制单元与多路场效应管驱动单元部分分离。

本实用新型所用的技术方案优点如下：

(1)本实用新型克服了由于电容充电时间相对较长对脉冲激光器发光频率限制，只需要一个发光二极管电路就实现了纳秒延时多脉冲发光，提高了脉冲激光器的发光频率。

(2)本实用新型应用于脉冲激光测距中，纳秒延时多脉冲测距数据经过算法处理后能够解决激光在单脉冲测距方式下单次测量精度不高的问题，应用于激光脉冲测距系统中，能有效提高对目标的测距精度。

(3)本实用新型既可以实现单独每一路发光，也可以实现任意多路纳秒延时发光，且各路之间相互不影响。

(4)本实用新型具有成本低，集成化程度高，整体可以安装在同一印刷电路板上。

附图说明

图1为本实用新型电路结构图。

图2为本实用新型实施例一的电路结构图。

图3为本实用新型实施例一的电路布局图。

图4为施例一的激光二极管上得到的电压波形示意图。

图中标号：Q₁、Q₂、Q₃、…、Q_N为场效应管，R₁、R₂、R₃、…、R_N为限流电阻，C₁、C₂、C₃、…、C_N为储能电容，D₁、D₂、D₃、…、D_N为二极管，D_L为脉冲激光二极管，D_A、D_B为二极管，多路可调高压电源为可调高压电源1、可调高压电源2与可调高压电源3、…、可调高压电源N，多路场效应管驱动单元分别为场效应管驱动单元1、场效应管驱动单元2和场效应管驱动电路单元3、…、场效应管驱动电路单元N。

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是本实用性新型的电路结构示意图(脚标1、2、…、N，分别表示该电路中的多路充放电回路)，其利用可编延时脉冲控制单元产生多路纳秒延时脉冲信号，分别输入多路场效应管驱动电路单元，控制场效应管Q₁、Q₂、Q₃…、Q_N快速导通和关闭来实现多路纳秒延时发光。多路可调高压电源通过二极管D_A和D_B分别给储能C₁、C₂、C₃、…、C_N充电，并分别为场效应管Q₁、Q₂、Q₃、…、Q_N提供漏级与源级之间的偏压。多路纳秒延时脉冲信号依次通过多路场效应管驱动电路时，场效应管Q₁、Q₂、Q₃、…、Q_N依次延时导通，储能电容C₁、C₂、C₃、…、C_N依次通过激光二极管D_L快速放电。

实施例一：

图2是三路纳秒延时发光激光二极管脉冲驱动电路的结构框图，其利用可编延时脉冲控制单元产生三路纳秒延时脉冲信号，分别输入三路场效应管驱动电路单元，控制场效应管Q₁、Q₂和Q₃快速导通和关闭来实现三路纳秒延时发光。激光管出射的光脉冲是通过三个储能电容纳秒延时放电脉冲产生，三路电脉冲的上升沿为1.5ns，脉冲宽度为5ns，峰值电流为10A到40A连续可调，三路脉冲的延时通过可编程延时控制单元实现5ns到1us之间的精确延迟。为了保证三路电脉冲相互不影响，脉冲之间的延时时间要大于等于单次脉冲的宽度。

参阅图3，电路板最上方从左到右分别为可调高压电源3、可调高压电源2和可调高压电源1模块，电路板左边从上到下分别为电源输入端子和三路延时控制脉冲输入IPEX端子，电路板最下方中间位置为激光二极管焊接点。电路板上的标号：Q₁、Q₂和Q₃为场效应管，U₂、U₅和U₈分别组成场效应管的驱动电路，D₆为脉冲激光二极管。在电路板布局中尽量保证三路充放电回路等长并最短。

参阅图4，其为激光二极管两端输出的电压波形，三路发光脉冲之间的延时时间都为10ns，其每路脉冲上升沿为1.5ns，脉冲宽度为5ns，峰值电流为40A。

将该三路纳秒延时发光激光二极管脉冲驱动电路用于扫描式激光测距系统中，每路充放电回路的工作频率都为36KHZ，三路发光脉冲之间的延时时间都为30ns。利用采用该驱动电路的激光器对目标物进行距离的标定，分别统计单次脉冲测距的精度和采用三路延迟脉冲取均值后的测距精度。在0到20米测距范围内，三路延时脉冲测距数据取均值后，对同一目标测距精度由单脉冲测距的±3CM提高到±1CM。

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)

1.一种纳秒延时多脉冲发光的半导体激光器驱动电路，其特征在于,包括可编程延时脉冲控制单元、多路场效应管驱动单元和多路充放电回路，

所述多路充放电回路中的每一路充电回路由可调高压电源N、限流电阻R_N、二极管D_N、储能电容C_N、二极管D_A、D_B组成；所述多路充放电回路共用二极管D_A、D_B；

所述多路充放电回路中的每一路放电回路由场效应管Q_N、储能电容C_N、激光二极管D_L组成，其中场效应管Q_N漏级与储能电容C_N相连，Q_N源级接地，储能电容C_N的另外一端都连接激光二极管D_L的阴极，D_L阳极接地；所述多路放电回路共用一个激光二极管D_L；

所述可编程延时脉冲控制单元产生的多路延时脉冲信号，通过所述多路场效应管驱动单元为所述多路充放电回路提供精确可控的延时驱动信号，用于控制所述多路充放电回路中的多个场效应管的导通和关闭的时序。

2.根据权利要求书1中所述一种纳秒延时多脉冲发光的半导体激光器驱动电路，其特征在于，可编程延时脉冲控制单元与多路场效应管驱动单元之间由IPEX端子线相连，可以实现可编程延时脉冲控制单元与多路场效应管驱动单元部分分离。