[发明专利]连续可调纳秒脉冲半导体激光器驱动电源

说明书

技术领域

本发明涉及半导体激光器的驱动电源，是一种连续可调纳秒脉冲半导体激光器驱动电源。

背景技术

脉冲式半导体激光器具有体积小、效率高、寿命长、价格低廉等优点，现在得到了越来越广泛的应用。在激光通讯、激光雷达、高速摄影、抽运固体激光器、激光测距等诸多领域备受青睐。为了得到高频大幅度、纳秒的光脉冲，需用纳秒级的电脉冲驱动半导体激光器。

目前，获得电脉冲常采用雪崩晶体管、可控硅、绝缘栅双极性晶体管和阶跃恢复二极管等。雪崩管输出激励器，可以获得较好的波形，但在工程应用方面还存在一些问题：雪崩管单管不能提供大电流，为了获得工作所需的电流需要把多个雪崩管并联使用，需要解决好同步触发、电流的等量分配等技术问题，否则易产生双峰或反冲；输出脉宽连续可调比较困难；雪崩管需要很大的电压驱动，这在高频信号中很容易产生串绕。一般的场效应管，可控硅开关时间比较长，要做到数ns是比较困难的，不适合于窄脉冲电源的产生。双极性晶体管和阶跃恢复二极管产生的窄脉冲电流不能做得很大，难以产生大电流。

由于半导体激光器一般都比较昂贵，因此驱动电源还需提供有效的保护机制，对脉冲半导体激光器保护方式主要是采用软启动、电源滤波等方式，但这些还不够周全。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，提供一种连续可调的纳秒脉冲激光驱动电源，该驱动电源应具有结构简单、性能稳定、对所驱动的半导体激光器安全保护和脉冲宽度、峰值电流、重频可调的优点。

本发明的技术解决方案如下：

一种连续可调纳秒脉冲半导体激光器驱动电源，其特点是它由方波发生器、脉冲整形放大电路、功率放大电路和保护电路构成，方波发生器用来产生一定频率的方波；脉冲整形放大电路将方波整形成窄脉冲信号并放大；功率放大电路用来产生最后的脉冲驱动信号，驱动半导体激光器；保护电路用来保护半导体激光器的正常工作，其连接关系如下：

所述的方波发生器的输出端接所述的脉冲整形放大电路的输入端；该脉冲整形放大电路的输出端接所述的功率放大电路中场效应管的栅极；所述的功率放大电路的场效应管的源极接所述的保护电路电压的输出端，漏极为本驱动电源的正极输出端，本驱动电源的负极输出端和第一电阻与所述的保护电路的比较器的负向输入端的节点相连，所述的第一电阻的另一端接地；

所述的保护电路的比较器的正向输入端接参考电压，该比较器的输出端接到所述的单稳触发器的第7端口；第二电阻的一端和第一电容的一端接单稳触发器的第1端口；第二电阻的另一端接+5V外部电源，第一电容的另一端接地；单稳触发器的第2端口接地；单稳触发器的第3端口接场效应管的栅极，该场效应管的源极接到+30V外部电源，该场效应管的漏极接第三电阻的一端并为本保护电路的输出端，该第三电阻的另一端接地。

所述的方波发生器是具有不同频率方波输出的方波发生器，从而实现不同重频的脉冲输出。

所述的脉冲整形放大电路输出纳秒量级的脉冲。

所述的场效应管为高速场效应管。

本发明为了实现脉宽，重频，峰值电流连续可调，采用高速场效应管做为开关，由于场效应管为电压控制的电流器件，因此调节输入栅极脉冲的幅度即可调节峰值电流；调节栅极脉冲的脉宽和重频即可调节通过半导体激光器的信号的脉宽和重频。

为了保护半导体激光器的安全，使通过半导体激光器的脉冲峰值电流不超过最大值，采用一个高速比较器监测通过半导体激光器的峰值电流所形成的电压，一旦超过设定的标准参考电压，即产生一个高电平脉冲信号，该信号通过单稳触发器之后产生一个低电平的连续信号，该信号使场效应管关断，从而切断电源，达到自断电的目的。

其工作过程如下：

先由方波发生器产生一定频率的方波；该方波通过脉冲整形放大电路后产生脉宽为纳秒量级，幅度为十伏左右的窄脉冲信号，该窄脉冲信号通过高速场效应管进行功率放大，产生最后的脉冲驱动信号，驱动半导体激光器。最终的脉冲驱动信号的脉宽15ns～连续可调，峰值电流0-20A连续可调，重频1HZ-1MHZ连续可调。通过一个用于探测的第一电阻R1探测通过半导体激光器的电流所形成的电压，并与标准参考电压通过比较器进行比较，比较的结果通过单稳触发器进行脉冲展宽之后，送到场效应管的栅极，如果通过半导体激光器的电流过大则关断场效应管，从而切断电源，以保护半导体激光器的安全。

本发明的技术效果：

1、本发明的电源其性能参数如下：

(1)脉冲重复频率1HZ-1MHZ连续可调；