一種半導(dǎo)體激光器脈沖調(diào)制驅(qū)動電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種半導(dǎo)體激光器脈沖調(diào)制驅(qū)動電路，包括隔離輸入電路、倒相電路、脈寬限制電路、脈沖信號放大電路、脈沖電流控制電路及激光器接口匹配電路。本實用新型優(yōu)點如下：一、通用性強，結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠。二、脈沖響應(yīng)迅速，滿足納秒級的響應(yīng)速度。三、脈沖輸出功率大，最大輸出脈沖電流可達10安培。四、抗干擾強，實際應(yīng)用中不受外界干擾，且不影響系統(tǒng)的電磁輻射環(huán)境。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及半導(dǎo)體激光器【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種半導(dǎo)體激光器脈沖調(diào)制驅(qū) 動電路。 一種半導(dǎo)體激光器脈沖調(diào)制驅(qū)動電路

【背景技術(shù)】
[0002] 半導(dǎo)體激光器是電流注入型半導(dǎo)體PN結(jié)光發(fā)射器件，具有體積小、重量輕、直接 調(diào)制、寬帶寬，轉(zhuǎn)換效率高、高可靠和易于集成等特點，被廣泛應(yīng)用。但是，傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光 器脈沖驅(qū)動電源電路較為復(fù)雜，都局限在特定的激光器應(yīng)用領(lǐng)域，不具備廣泛的通用性，且 結(jié)構(gòu)比較龐大，具有太多冗余的功能。隨著紅外檢測領(lǐng)域?qū)す馄飨到y(tǒng)輸出的紅外激光脈 沖頻率越來越寬泛，對系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性要求也就越來越高，現(xiàn)有半導(dǎo)體激光器驅(qū) 動電路已無法滿足發(fā)展需要。 實用新型內(nèi)容
[0003] 本實用新型的目的在于通過一種半導(dǎo)體激光器脈沖調(diào)制驅(qū)動電路，來解決以上背 景技術(shù)部分提到的問題。
[0004] 為達此目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案：
[0005] -種半導(dǎo)體激光器脈沖調(diào)制驅(qū)動電路，包括隔離輸入電路、倒相電路、脈寬限制電 路、脈沖信號放大電路、脈沖電流控制電路及激光器接口匹配電路；
[0006] 所述隔離輸入電路用于采用隔離開關(guān)實現(xiàn)對外隔離，并將隔離后的脈沖信號輸出 給倒相電路；
[0007] 所述倒相電路輸入端連接隔離輸入電路輸出端，用于采用三極管倒相電路對所述 脈沖信號倒相；
[0008] 所述脈寬限制電路輸入端連接倒相電路輸出端，用于通過電位器調(diào)節(jié)倒相后脈沖 /[目號的占空比；
[0009] 所述脈沖信號放大電路輸入端連接脈寬限制電路輸出端，用于對脈寬限制后的脈 沖信號進行放大；
[0010] 所述脈沖電流控制電路輸入端連接脈沖信號放大電路輸出端，用于通過電位器控 制脈沖電流，將處理后的脈沖電流輸出給激光器接口匹配電路。
[0011] 特別地，所述隔離輸入電路包括電阻R1、電阻R2及隔離開關(guān)U1 ;其中，所述電阻 R1的一端連接輸出地，另一端連接隔離開關(guān)U1的陰極，電阻R2的一端連接隔離開關(guān)U1的 電壓輸出引腳，另一端連接隔離開關(guān)U1的電源引腳。
[0012] 特別地，所述倒相電路包括電阻R3、電阻R4、電阻R5及三極管Q1 ;其中，所述三極 管Q1的集電極連接電阻R3,基極連接電阻R4的一端、電阻R5的一端，發(fā)射極連接接地端和 電阻R5的另一端。
[0013] 特別地，所述脈寬限制電路包括電位器RP1、電阻R6、電容C1及觸發(fā)器U2 ;其中， 所述電位器RP1的一端連接外接電源及觸發(fā)器U2的電源引腳、清零引腳，另一端連接電阻 R6的一端，電阻R6的另一端連接觸發(fā)器U2的電阻引腳、電容Cl的一端，電容Cl的另一端 連接接地端和觸發(fā)器U2的電容引腳。
[0014] 特別地，所述脈沖信號放大電路包括運放U3、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10 及電容C2 ;其中，所述運放U3的同相輸入端連接電阻R7、電阻R8的一端，電阻R8的另一 端接地，運放U3的反向輸入端連接電阻R9的一端、電阻R10的一端及電容C2的一端，電阻 R9、電容C2的另一端連接運放U3的輸出端，電阻R10的另一端接地。
[0015] 特別地，所述脈沖電流控制電路包括電位器RP2、電容C3、電容C4、三極管Q2、三極 管Q3、電阻R11、電阻R12、電阻R13、電阻R14及場效應(yīng)晶體管Q4 ;其中，所述電容C3與電 阻R11并接后，一端連接電位器RP2,另一端連接電阻R12的一端、三極管Q2的基極及三極 管Q3的基極，三極管Q2的集電極連接供電電源，電阻R12的另一端與三極管Q3的集電極 連接后的結(jié)點接地；所述電容C4與電阻R13并接后，一端連接三極管Q2的發(fā)射極、三極管 Q3的發(fā)射極，另一端連接電阻R14的一端和場效應(yīng)晶體管Q4的柵極，電阻R14的另一端與 場效應(yīng)晶體管Q4的漏極連接后的結(jié)點接地。
[0016] 特別地，所述激光器接口匹配電路包括電阻R15、二極管D1及電容C5;其中，所述 電阻R15、二極管D1及電容C5均并接在激光管J1的兩端。
[0017] 本實用新型提供的半導(dǎo)體激光器脈沖調(diào)制驅(qū)動電路具有如下優(yōu)點：一、通用性強， 結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠。二、脈沖響應(yīng)迅速，滿足ns(納秒）級的響應(yīng)速度。三、脈沖輸出功率 大，最大輸出脈沖電流可達10安培。四、抗干擾強，實際應(yīng)用中不受外界干擾，且不影響系 統(tǒng)的電磁福射環(huán)境。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1為本實用新型實施例提供的隔離輸入電路結(jié)構(gòu)圖；
[0019] 圖2為本實用新型實施例提供的倒相電路結(jié)構(gòu)圖；
[0020] 圖3為本實用新型實施例提供的脈寬限制電路結(jié)構(gòu)圖；
[0021] 圖4為本實用新型實施例提供的脈沖信號放大電路結(jié)構(gòu)圖；
[0022] 圖5為本實用新型實施例提供的脈沖電流控制電路結(jié)構(gòu)圖；
[0023] 圖6為本實用新型實施例提供的激光器接口匹配電路結(jié)構(gòu)圖；
[0024] 圖7為本實用新型實施例提供的半導(dǎo)體激光器脈沖調(diào)制驅(qū)動電路主結(jié)構(gòu)圖。

【具體實施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述 的具體實施例僅僅用于解釋本實用新型，而非對本實用新型的限定。另外還需要說明的是， 為了便于描述，附圖中僅示出了與本實用新型相關(guān)的部分而非全部內(nèi)容。
[0026] 本實施例中半導(dǎo)體激光器脈沖調(diào)制驅(qū)動電路具體包括隔離輸入電路、倒相電路、 脈寬限制電路、脈沖信號放大電路、脈沖電流控制電路及激光器接口匹配電路。
[0027] 所述隔離輸入電路用于采用隔離開關(guān)實現(xiàn)對外隔離，并將隔離后的脈沖信號輸出 給倒相電路。
[0028] 于本實施例，如圖1所示，所述隔離輸入電路包括電阻R1、電阻R2及隔離開關(guān)U1。 隔離開關(guān)U1為高速隔離開關(guān)。其中，所述電阻R1的一端連接輸出地，另一端連接隔離開關(guān) U1的陰極，電阻R2的一端連接隔離開關(guān)U1的電壓輸出引腳，另一端連接隔離開關(guān)U1的電 源引腳。圖1中PULSE IN為輸入端，PWM為輸出端，隔離開關(guān)U1為高速隔離開關(guān)。該電路 可以實現(xiàn)對外隔離，對外部控制脈沖響應(yīng)度高。
[0029] 所述倒相電路輸入端連接隔離輸入電路輸出端，用于采用三極管倒相電路對所述 脈沖信號倒相，保證和輸入脈沖一致。
[0030] 于本實施例，如圖2所示,所述倒相電路具體包括電阻R3、電阻R4、電阻R5及三極 管Q1。其中，所述三極管Q1的集電極連接電阻R3,基極連接電阻R4的一端、電阻R5的一 端，發(fā)射極連接接地端和電阻R5的另一端。圖2中PWM為輸入端，PWMlout為輸入端。該 倒相電路采用的三極管倒相電路結(jié)構(gòu)簡單且反應(yīng)迅速。
[0031] 所述脈寬限制電路輸入端連接倒相電路輸出端，用于通過電位器調(diào)節(jié)倒相后脈沖 信號的占空比，實現(xiàn)從100%到5%的占空比調(diào)節(jié)，滿足系統(tǒng)設(shè)計要求。
[0032] 于本實施例，如圖3所示，所述脈寬限制電路包括電位器RP1、電阻R6、電容C1及 觸發(fā)器U2。其中，所述電位器RP1的一端連接外接電源及觸發(fā)器U2的電源引腳、清零引腳， 另一端連接電阻R6的一端，電阻R6的另一端連接觸發(fā)器U2的電阻引腳、電容C1的一端，電 容C1的另一端連接接地端和觸發(fā)器U2的電容引腳。圖3中觸發(fā)器U2的型號為SN54LS123J， PWMlinA為輸入端，PWM2out為輸出端。
[0033] 所述脈沖信號放大電路輸入端連接脈寬限制電路輸出端，用于對脈寬限制后的脈 沖信號進行放大。
[0034] 于本實施例，如圖4所示，所述脈沖信號放大電路包括運放U3、電阻R7、電阻R8、電 阻R9、電阻R10及電容C2 ;其中，所述運放U3的同相輸入端連接電阻R7、電阻R8的一端， 電阻R8的另一端接地，運放U3的反向輸入端連接電阻R9的一端、電阻R10的一端及電容 C2的一端，電阻R9、電容C2的另一端連接運放U3的輸出端，電阻R10的另一端接地。圖4 中PWMlinB為輸入端，PWM3out為輸出端。
[0035] 所述脈沖電流控制電路輸入端連接脈沖信號放大電路輸出端，用于通過電位器控 制脈沖電流，將處理后的脈沖電流輸出給激光器接口匹配電路。
[0036] 于本實施例，如圖5所示，所述脈沖電流控制電路包括電位器RP2、電容C3、電容 C4、三極管Q2、三極管Q3、電阻R11、電阻R12、電阻R13、電阻R14及場效應(yīng)晶體管Q4。其中， 所述電容C3與電阻R11并接后，一端連接電位器RP2,另一端連接電阻R12的一端、三極管 Q2的基極及三極管Q3的基極，三極管Q2的集電極連接供電電源，電阻R12的另一端與三 極管Q3的集電極連接后的結(jié)點接地；所述電容C4與電阻R13并接后，一端連接三極管Q2 的發(fā)射極、三極管Q3的發(fā)射極，另一端連接電阻R14的一端和場效應(yīng)晶體管Q4的柵極，電 阻R14的另一端與場效應(yīng)晶體管Q4的漏極連接后的結(jié)點接地。圖5中PWMlinC為輸入端， PWM4out為輸出端。該脈沖電流控制電路能夠滿足系統(tǒng)要求的脈沖響應(yīng)速度和脈沖電流大 小要求。
[0037] 由于脈沖式半導(dǎo)體激光器驅(qū)動各個電路對電路中的分布式參數(shù)，特別電路連接中 的電氣連線等會造成各種形式的引線電感，從而導(dǎo)致脈沖響應(yīng)波形的惡化，嚴(yán)重的可以造 成脈沖電流無輸出，因此在激光器接口電路需要重點設(shè)計和調(diào)試匹配電路。通過理論計算 和實際調(diào)試最終完成圖6所示的激光器接口匹配電路，該電路結(jié)構(gòu)簡單，主要包含一個對 激光管的反向保護和RC匹配電路，RC的值需要根據(jù)半導(dǎo)體激光器的等效電路和周圍電氣 布線和接線的環(huán)境等計算得出。本實施例中激光器接口匹配電路包括電阻R15、二極管D1 及電容C5。所述電阻R15、二極管D1及電容C5均并接在激光管J1的兩端。圖7中PWMlinD 為輸入端，LDPWR+為輸出端。
[0038] 如圖7所示，實際應(yīng)用中，輸出端PWMlout通過電阻R16連接輸入端PWM linA， 通過電阻R17連接PWMlinB。輸出端PWMlout通過電阻R18連接輸入端PWMlinC。輸出端 PWM3out連接輸入端PWMlinC。輸出端PWM4out連接輸入端PWMlinD。
[0039] 本實用新型的技術(shù)方案實現(xiàn)了半導(dǎo)體激光器脈沖驅(qū)動的小型化設(shè)計，能夠滿足對 脈沖激光的指標(biāo)要求，通過集成化設(shè)計融入光學(xué)終端，可以實現(xiàn)從0Hz到30MHz范圍內(nèi)脈沖 調(diào)制要求。本實用新型優(yōu)點如下：一、通用性強，結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠。二、脈沖響應(yīng)迅速，滿 足ns (納秒）級的響應(yīng)速度。三、脈沖輸出功率大，最大輸出脈沖電流可達10安培。四、抗 干擾強，實際應(yīng)用中不受外界干擾，且不影響系統(tǒng)的電磁輻射環(huán)境。
[0040] 注意，上述僅為本實用新型的較佳實施例及所運用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會 理解，本實用新型不限于這里所述的特定實施例，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進行各種明 顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會脫離本實用新型的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例 對本實用新型進行了較為詳細(xì)的說明，但是本實用新型不僅僅限于以上實施例，在不脫離 本實用新型構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本實用新型的范圍由所附 的權(quán)利要求范圍決定。
【權(quán)利要求】
1. 一種半導(dǎo)體激光器脈沖調(diào)制驅(qū)動電路，其特征在于，包括隔離輸入電路、倒相電路、 脈寬限制電路、脈沖信號放大電路、脈沖電流控制電路及激光器接口匹配電路； 所述隔離輸入電路用于采用隔離開關(guān)實現(xiàn)對外隔離，并將隔離后的脈沖信號輸出給倒 相電路； 所述倒相電路輸入端連接隔離輸入電路輸出端，用于采用三極管倒相電路對所述脈沖 信號倒相； 所述脈寬限制電路輸入端連接倒相電路輸出端，用于通過電位器調(diào)節(jié)倒相后脈沖信號 的占空比； 所述脈沖信號放大電路輸入端連接脈寬限制電路輸出端，用于對脈寬限制后的脈沖信 號進行放大； 所述脈沖電流控制電路輸入端連接脈沖信號放大電路輸出端，用于通過電位器控制脈 沖電流，將處理后的脈沖電流輸出給激光器接口匹配電路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器脈沖調(diào)制驅(qū)動電路，其特征在于，所述隔離輸 入電路包括電阻R1、電阻R2及隔離開關(guān)U1 ;其中，所述電阻R1的一端連接輸出地，另一端 連接隔離開關(guān)U1的陰極，電阻R2的一端連接隔離開關(guān)U1的電壓輸出引腳，另一端連接隔 離開關(guān)U1的電源引腳。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體激光器脈沖調(diào)制驅(qū)動電路，其特征在于，所述倒相電 路包括電阻R3、電阻R4、電阻R5及三極管Q1 ;其中，所述三極管Q1的集電極連接電阻R3， 基極連接電阻R4的一端、電阻R5的一端，發(fā)射極連接接地端和電阻R5的另一端。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體激光器脈沖調(diào)制驅(qū)動電路，其特征在于，所述脈寬限 制電路包括電位器RP1、電阻R6、電容C1及觸發(fā)器U2 ;其中，所述電位器RP1的一端連接外 接電源及觸發(fā)器U2的電源引腳、清零引腳，另一端連接電阻R6的一端，電阻R6的另一端連 接觸發(fā)器U2的電阻引腳、電容C1的一端，電容C1的另一端連接接地端和觸發(fā)器U2的電容 引腳。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體激光器脈沖調(diào)制驅(qū)動電路，其特征在于，所述脈沖信 號放大電路包括運放U3、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10及電容C2 ;其中，所述運放U3 的同相輸入端連接電阻R7、電阻R8的一端，電阻R8的另一端接地，運放U3的反向輸入端連 接電阻R9的一端、電阻R10的一端及電容C2的一端，電阻R9、電容C2的另一端連接運放 U3的輸出端，電阻R10的另一端接地。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體激光器脈沖調(diào)制驅(qū)動電路，其特征在于，所述脈沖電 流控制電路包括電位器RP2、電容C3、電容C4、三極管Q2、三極管Q3、電阻R11、電阻R12、電 阻R13、電阻R14及場效應(yīng)晶體管Q4 ;其中，所述電容C3與電阻R11并接后，一端連接電位 器RP2,另一端連接電阻R12的一端、三極管Q2的基極及三極管Q3的基極，三極管Q2的集 電極連接供電電源，電阻R12的另一端與三極管Q3的集電極連接后的結(jié)點接地；所述電容 C4與電阻R13并接后，一端連接三極管Q2的發(fā)射極、三極管Q3的發(fā)射極，另一端連接電阻 R14的一端和場效應(yīng)晶體管Q4的柵極，電阻R14的另一端與場效應(yīng)晶體管Q4的漏極連接后 的結(jié)點接地。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體激光器脈沖調(diào)制驅(qū)動電路，其特征在于，所述激光器 接口匹配電路包括電阻R15、二極管D1及電容C5 ;其中，所述電阻R15、二極管D1及電容C5 均并接在激光管J1的兩端。
【文檔編號】H01S5/042GK203850618SQ201420266346
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】李大明, 韋春雷 申請人:無錫亮源激光技術(shù)有限公司