[发明专利]一种半导体激光器脉冲种子源及其工作方法

说明书

本发明涉及一种半导体激光器脉冲种子源及其工作方法。所述半导体激光器脉冲种子源，包括外部电源接口电路、脉冲信号发生电路、MOSFET脉冲驱动电路和温度控制电路。本发明所述半导体激光器脉冲种子源，通过控制脉冲信号发生电路电脉冲波形的重复频率和脉冲宽度，便可获得重复频率和脉冲宽度可调的光脉冲信号。

技术领域

本发明涉及一种半导体激光器脉冲种子源及其工作方法，属于半导体激光器驱动和控制的技术领域。

背景技术

近年来，半导体激光器脉冲驱动电路以结构紧凑、稳定性高、脉冲宽度窄、脉冲宽度和重复频率可调等特点，广泛应用于光通信、单光子探测、工业材料加工等领域。但是由于半导体激光器的输出波长、阈值电流、使用寿命、输出功率等都受温度的影响，限制了激光器的使用，因此半导体激光器温度控制在激光器脉冲驱动电路的应用中发挥着重要的作用。

传统的半导体激光器脉冲驱动电路的设计大多采用电信号直接触发场效应管的栅极，并通过电容的充放电来获得可调光信号，这不仅增大了光信号的上升和下降时间，而且增加了系统的复杂性。温度控制一般采用半导体热电制冷器(TEC)，TEC的驱动方法可分为线性驱动和脉冲宽度调制驱动；线性驱动方法具有电流纹波较小且容易设计和制造的优点，但功率效率低，波长控制精度不高，电路集成度较低；脉冲宽度调制驱动方法，由4个场效应管构成H桥，通过让电流以不同方向流过负载来实现制冷和制热，该方法可以明显地降低热量的损耗，热效率较高，但场效应管的开关动作容易引入噪声。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种半导体激光器脉冲种子源。

本发明还提供一种上述半导体激光器脉冲种子源的工作方法。

本发明的技术方案为：

一种半导体激光器脉冲种子源，包括外部电源接口电路、脉冲信号发生电路、MOSFET脉冲驱动电路和温度控制电路。

根据本发明优选的，所述外部电源接口电路与外部电源输入端连接，引入外部电源；所述脉冲信号发生电路产生电脉冲信号，触发MOSFET脉冲驱动电路中MOSFET驱动芯片的源极开关；所述MOSFET脉冲驱动电路提供半导体激光器的工作电压和工作电流，驱动激光器产生光信号；所述温度控制电路，控制半导体激光器的温度，实现激光器的输出功率和光波长的稳定。

所述外部电源接口电路包括三个接口，U2、U4和U5，分别引入外部的+5V、+3.3V和+VLD电源；引入的+5V电源经并联后的电容C1、C2后接地，引入的+3.3V电源经并联后的电容C3、C5后接地，引入的+VLD电源经并联后的电容C6、C7后接地；U5接口引入的+VLD电源的电压根据激光器的工作电压决定；

所述脉冲信号发生电路，包括CPLD控制芯片U1、晶振时钟U3、延时芯片U6、异或芯片U8、与门芯片U7和电容C4；晶振时钟U3的1号引脚通过电容C4连接+3.3V电源，电容C4的另一端接地，晶振时钟U3的2号引脚连接CPLD控制芯片U1的12引脚，晶振时钟U3的4号引脚接地；

延时芯片U6的2、16号引脚连接+5V电源，延时芯片U6的8、11、14号引脚接地，延时芯片U6的1、3、4、5、6、7、10、12、13号引脚分别连接CPLD控制芯片U1的26、27、28、29、30、33、34、35、36号引脚，延时芯片U6的9、15号引脚分别连接异或芯片U8的10、9号引脚；异或芯片U8的7号引脚接地，异或芯片U8的14号引脚接+5V电源，异或芯片U8的8号引脚连接与门芯片U7的4号引脚；与门芯片U7的7号引脚接地，与门芯片U7的14号引脚连接+5V电源，与门芯片U7的5号引脚连接CPLD控制芯片U1的50号引脚；