[实用新型]增益开关半导体激光器种子源驱动电路

说明书

本实用新型提供一种增益开关半导体激光器种子源驱动电路，包括恒流源电路、电流采样电路、开关信号电路和阴极偏置电路，其中，恒流源电路，用于为半导体激光器种子源提供工作电源；电流采样电路，用于采集流过半导体激光器种子源的电流；开关信号电路，用于提供控制半导体激光器种子源信号发送的开关信号；阴极偏置电路，用于使半导体激光器种子源工作在临界状态，使其内部发生驰豫振荡。通过脉冲驱动的方法实现对增益开关半导体种子的驱动，通过调整驱动电信号的宽度、重复频率来调整光脉冲的宽度和重复频率，简化了电路，便于集成在小型化的皮秒脉冲激光系统中，同时激光脉宽、重复频率控制简单。

技术领域

本实用新型涉及激光器技术领域，特别是涉及一种增益开关半导体激光器种子源驱动电路。

背景技术

近些年，脉冲激光技术尤其是超短脉冲激光技术发展迅速，高峰值功率的超短脉冲激光在非线性光学、光信息处理、医疗和激光雷达等众多领域中应用广泛。常见的短脉冲激光产生方法有锁模技术、调Q技术和增益开关技术等，利用这些技术可以产生不同重复频率、不同脉宽、不同峰值功率的脉冲激光输出。相比于调Q和锁模技术，原理相对简单的增益开关技术有若干明显优势，尤其是增益开关半导体激光器。增益开关半导体激光器是指电流脉冲或高频正弦电流直接调制半导体激光器。当注入电流低于阈值时，增益关闭，不发射激光；注入电流高于阈值时，增益打开，激光器驰豫振荡产生的第一个尖峰通常功率很高而且脉宽很窄。若果使用窄脉宽或者高重频电流脉冲，容易得到十到百皮秒的稳定激光输出。通过进一步的消啁啾和脉冲压缩措施可以实现皮秒到亚皮秒的输出。

现有的完整的增益开关半导体激光系统的驱动电路部分，用一定频率的正弦信号来调制半导体，同时给二极管一个直流偏置（其电流值低于发光阈值，防止出现连续发光的情况），使半导体产生增益开关效应，信号的幅值、直流偏置、调制深度直接影响着输出的光信号。

电路结构如图1所示，驱动信号的频率达到1Ghz，bias tee上的电流设定在半导体种子的阈值之下。产生超短电脉冲的常用方法是梳状信号发生器、皮秒光电导开关、雪崩晶体管发生器或RF正弦波发生器。对于一个给定的驱动脉冲幅值，对应的有一个最佳的直流偏置来使FWHM最窄。

现有技术的缺点：

1、信号源发出的正弦信号功率较小，需要通过一个带宽和增益合适的射频放大器进行放大，增加输出功率。偏置电流低时，脉宽较宽。偏置电流增大、脉宽变窄。但继续增加，光脉冲会有拖尾。

2、正弦信号的频率控制着脉宽，高频信号源的发生需采用数字频率合成（DDS）或者专用芯片来实现任意频率的发生，脉宽控制复杂，不利于连续变化。

3、电路复杂，需要Bias-tee将高频信号与直流偏置进行耦合。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本实用新型提供一种增益开关半导体激光器种子源驱动电路，通过脉冲驱动的方法实现对增益开关半导体种子的驱动，通过调整驱动电信号的宽度、重复频率来调整光脉冲的宽度和重复频率，且不需要射频信号发生器、放大器和bias-tee等复杂电路结构，实现数十到百皮秒的激光信号发生。

本实用新型解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种增益开关半导体激光器种子源驱动电路，包括恒流源电路、电流采样电路、开关信号电路和阴极偏置电路，其中，

恒流源电路，用于为半导体激光器种子源提供工作电源；

电流采样电路，用于采集流过半导体激光器种子源的电流；电流采样电路采用采样R1实现，

开关信号电路，用于提供控制半导体激光器种子源信号发送的开关信号；

阴极偏置电路，用于使半导体激光器种子源工作在临界振荡状态，当外部有一个激励电流时，其内部将发生驰豫振荡。