[发明专利]一种高频窄脉冲半导体激光器驱动电路

说明书

本发明涉及半导体激光器技术领域，公开了一种高频窄脉冲半导体激光器驱动电路，包括：窄脉冲信号源，用于输出一对纳秒级差分窄脉冲信号；脉冲整形电路，与所述窄脉冲信号源连接，用于根据所述差分窄脉冲信号的边沿触发对所述差分窄脉冲信号的整形，输出一路皮秒级窄脉冲信号。本发明利用差分信号概念，同时传输两路纳秒级窄脉冲信号，可使信号传输过程具有较强的抗干扰能力；并通过脉冲整形电路分别整形压缩这两路纳秒级窄脉冲信号的脉宽，并最终输出一路皮秒级窄脉冲信号，满足了激光器驱动运用中获取更窄脉冲的需求，边沿触发的运用可防止纳秒级窄脉冲信号传输过程中受外来干扰，保障传输数据的正确性。

技术领域

本发明涉及半导体激光器技术领域，尤其涉及一种高频窄脉冲半导体激光器驱动电路。

背景技术

半导体激光器在许多方面正在逐步取代He-Ne激光器，已广泛地应用于光纤通讯、集成光学、激光印刷、激光束扫描、光盘存储技术、激光测距、激光雷达、泵浦固体激光器、脉冲多普勒成像、3D图像系统、光纤测温传感器等等领域。在该众多领域中，特别是在目标识别、激光测距领域中，目标的识别能力、测距精度、抗干扰和低功耗等性能，都取决于半导体激光器发射的激光脉冲质量，而半导体激光器发射的光脉冲是由半导体激光器驱动电路产生的电脉冲直接调制得到的，即激光脉冲质量的好坏决定因素在于半导体激光器驱动电路的脉冲质量，半导体激光器驱动电路设计的好坏在相关领域中具有决定性的作用。

目前，一般的半导体激光器驱动电路多采用单脉冲信号直接功率放大进行激光器驱动，因此无法达到脉冲宽度小于1ns的窄脉冲驱动，且信号易受到的干扰的影响，输出不稳定。

为了半导体激光器驱动满足高频率、窄脉冲、大电流（高功率）的需求，除了对脉冲发生器产生的脉冲信号进行功率放大外，有的驱动电路中还设置脉冲整形电路，以对脉冲信号发生器输出的脉冲信号的波形进行整形，进一步压缩脉宽，实现更高重复频率的窄脉冲输出，从而进一步提高半导体激光器发射的激光脉冲质量。如公开号为CN101009486A的专利文献指出的“绝缘栅功率管窄脉冲驱动器”，该设计中，脉冲信号通过输入信号变换及驱动部分BQ功率驱动脉冲变压器整形成窄脉冲，然后控制功率管T开通或关断，虽然也可实现对脉冲信号的整形，但脉冲变压器无法满足更高要求的窄脉冲输出，脉冲信号连接入功率管T的栅极的设计也容易出现上升时间和下降时间过大的问题，单脉冲信号易受干扰，电路稳定性不高，故上述的电路始终无法达到脉冲宽度小于1ns的窄脉冲驱动；又如公告号为CN103227413B的专利文献公开了一种“半导体激光器驱动电路”，包括：脉冲整形电路，用于对输入的窄脉冲信号的波形进行整形，并进一步压缩其脉宽；以及功率放大电路，与脉冲整形电路相连接，用于利用高压，对脉冲整形电路输出的窄脉冲信号进行功率放大，并将功率放大后的窄脉冲信号的高电平输出至激光器正极，低电平输出至激光器负极。能够实现同时满足高功率和窄脉冲两种需求，最终调试获得脉冲宽度最窄为20ns和重复频率范围为100Hz-100KHz的信号，但想要调整出脉冲宽度小于1ns的窄脉冲相对比较困难。

除了脉冲整形以外，也有的驱动电路另辟蹊径，从功率管工作响应时间考虑脉冲响应时间的缩短，如公告号为CN106654851A的专利文献公开了“一种半导体激光器窄脉冲驱动电路及其工作方法”，该半导体激光器窄脉冲驱动电路中通过窄脉冲产生电路产生的触发信号直接驱动MOSFET驱动芯片场效应管的漏极，其场效应管的栅极连接稳定的电压，以此来避免直接用脉冲信号驱动场效应管栅极时信号上升时间和下降时间过大的问题，最终调试获得了脉冲宽度为538ps-10ns并连续可调的脉冲信号。

根据上述现有技术的启发，半导体激光器驱动电路还可以有更加尽善尽美的设计，来实现更窄脉冲宽度的脉冲输出。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种抗干扰能力强，能够实现脉冲宽度小于1ns的脉冲信号输出的高频窄脉冲半导体激光器驱动电路。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：