本實用新型屬于半導體激光器電子電路技術領域，具體涉及一種激光掃描用短脈沖大電流半導體激光器驅動源結構。

背景技術：

20世紀60年代，隨著半導體激光器制造工藝的發(fā)展，小型大功率脈沖半導體激光器逐漸發(fā)展起來。其具有體積小、重量輕、轉換效率高、工作壽命長等優(yōu)點，在激光通信、掃描成像、激光測距、生物醫(yī)療等領域得到了廣泛應用。半導體激光器是以電流注入作為激勵方式的一種激光器，其使用壽命、工作特性在很大程度上取決于驅動電源的設計性能的好壞。與連續(xù)半導體激光驅動電源相比，脈沖半導體激光器驅動源不僅要求電流恒定,而且要工作在脈沖狀態(tài)。電路控制方面,脈沖半導體激光器驅動源涉及的不僅僅是電流大小,而且包含脈沖寬度,脈沖重復頻率。半導體激光器的保護方面，任何激光脈沖波形的異常情況都有可能損傷半導體激光器。

國內一些研究機構采用雪崩晶體管和晶體管陣列獲取短脈沖大電流光信號，設計時需考慮脈沖的同步性，產生脈寬增寬等特點，且雪崩晶體管處于工作極限狀態(tài)，重復頻率受到限制，且雪崩晶體管容易產生二次擊穿現象，可能損傷半導體激光器。而一般閘流管難以產生大電流，快速的GaAs閘流管仍然處于研究中，技術上尚不成熟。

因此，如何解決上述問題，是本領域技術人員要研究的內容。

技術實現要素：

為克服上述現有技術中的不足，本實用新型目的在于提供一種激光掃描用短脈沖大電流半導體激光器驅動源結構，它能實現上升沿3.5ns、脈寬10ns、高重復頻率(100KHz可調節(jié))的脈沖光信號，同時能提供較大的驅動電流。

為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種激光掃描用短脈沖大電流半導體激光器驅動源結構；包括脈沖信號源、脈沖整形、功率放大、高頻開關管、高壓電路、儲能電容、保護電路、激光二極管及采樣電阻；所述脈沖信號源產生頻率可調節(jié)的方波控制信號，所述方波控制信號經過脈沖整形和電路處理后，所述方波控制信號經過功率放大作為高頻開關管的觸發(fā)控制信號，用于高頻開關管快速切換；所述高頻開關管處于閉合狀態(tài)下時，高壓電路對激光脈沖回路完成儲能功能,充電回路路徑包含儲能電容、保護電路流至地平面；所述高頻開關管處于開啟狀態(tài)下時，激光脈沖回路處于放電功能，放電回路路徑從地平面流經采樣電阻、激光二極管、儲能電容、流經高頻開關管返回至地地平面，從而通過控制觸發(fā)控制信號的脈沖寬度、激光脈沖回路的傳輸參數，產生短脈沖大電流的激光脈沖信號。

上述技術方案中，相關內容解釋如下：

1、上述方案中，還包括上拉電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4和電容C3；所述的脈沖信號源通過調節(jié)電阻R2和電阻R3的阻值比值產生頻率可調的方波控制信號；所述脈沖整形和電路處理將方波脈沖信號寬度進行窄化處理，并陡化上升沿時間；所述電阻R4和電容 C3調節(jié)窄化脈沖信號寬度。

2、上述方案中，所述脈沖信號源由定時器和外圍阻容器件構成；所述功率放大為MOS管驅動器；輸出內阻小，輸出峰值電流大用于保證高頻開關管的快速ns級的切換；所述高頻開關管為高速場效應晶體管；其導通時間4ns，具有電流大、耐壓高、且選用寄生電感小的封裝結構；所述保護電路為肖特基二極管，用于吸收放電過程中產生的反向脈沖，防止損害激光二極管；所述激光二極管為波長為905nm的半導體激光器，其峰值功率根據實際所需進行選?。凰霾蓸与娮铻?512封裝的2W的合金電阻并聯(lián)，其阻值為1歐姆。

由于上述技術方案運用，本實用新型與現有技術相比具有的優(yōu)點是：

本實用新型通過靈活調整脈沖源電路結構的參數可以改變激光發(fā)射的重復頻率；通過調整激光脈沖充放電回路的參數改變激光脈沖的上升沿時間、脈寬寬度和峰值電流等指標；從而達到實現上升沿3.5ns、脈寬10ns、高重復頻率100KHz可調節(jié)的激光脈沖信號。本驅動電路結構簡單，通過合理的結構設計可以實現短脈沖大電流半導體激光驅動源小型化要求。

附圖說明

圖1為本實用新型結構示意圖；

圖2為本實用新型脈沖信號源原理圖；

圖3為本實用新型脈沖整形處理原理圖；

圖4為本實用新型激光脈沖充放電回路原理圖。

具體實施方式

以下由特定的具體實施例說明本實用新型的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點及功效。

為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，進一步詳細說明。

如圖1至圖4所示，一種激光掃描用短脈沖大電流半導體激光器驅動源結構；包括脈沖信號源1、脈沖整形2、功率放大3、高頻開關管4、高壓電路5、儲能電容6、傳輸參數7、保護電路8、激光二極管9及采樣電阻10；所述脈沖信號源1產生頻率可調節(jié)的方波控制信號，所述方波控制信號經過脈沖整形2和電路處理后，所述方波控制信號經過功率放大3作為高頻開關管4的觸發(fā)控制信號，用于高頻開關管4快速切換；所述高頻開關管4處于閉合狀態(tài)下時，高壓電路5對激光脈沖回路完成儲能功能,充電回路路徑包含儲能電容6、傳輸參數7、保護電路8流至地平面；所述高頻開關管4處于開啟狀態(tài)下時，激光脈沖回路處于放電功能，放電回路路徑從地平面流經采樣電阻10、激光二極管9、傳輸參數7、儲能電容6、流經高頻開關管4返回至地地平面，從而通過控制觸發(fā)控制信號的脈沖寬度、激光脈沖回路的傳輸參數，產生短脈沖大電流的激光脈沖信號。

還包括上拉電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4和電容C3；所述的脈沖信號源通過調節(jié)電阻R2和電阻R3的阻值比值產生頻率可調的方波控制信號；所述脈沖整形和電路處理將方波脈沖信號寬度進行窄化處理，并陡化上升沿時間；所述電阻R4和電容C3調節(jié)窄化脈沖信號寬度。

所述脈沖信號源由定時器和外圍阻容器件構成；所述功率放大為圖騰MOS管驅動器；輸出內阻小，輸出峰值電流大用于保證高頻開關管的快速ns級的切換；所述高頻開關管為高速場效應晶體管；其導通時間4ns，具有電流大、耐壓高、且選用寄生電感小的封裝結構；所述保護電路為肖特基二極管，用于吸收放電過程中產生的反向脈沖，防止損害激光二極管；所述激光二極管為波長為905nm的半導體激光器，其峰值功率根據實際所需進行選取；所述采樣電阻為2512封裝的2W的合金電阻并聯(lián)，其阻值為1歐姆。

其中,脈沖信號源由定時器U1及外圍阻容器件構成。定時器U1的引腳1端外接地，并與電容C1的一端連接，電容C1的另一端與定時器U1的引腳5端連接；定時器U1的引腳2端與U1的引腳6端、電阻R3的一端、肖特基二極管陰極連接；定時器U1的引腳4端與U1的引腳8、電阻R1的一端、電阻R2的一端和外接電壓+5V連接；定時器U1的引腳3端與電阻 R1的一端、輸出信號OUT1連接，定時器U1的引腳7端與電阻R2的另一端、電阻R3的另一端、肖特基二極管陽極連接；肖特基二極管D1陰極與電容C2的一端、肖特基二極管D2陽極連接，電容C2的另一端接地。

其中,脈沖整形電路由單穩(wěn)態(tài)U2和六反相器U3及外圍阻容器件構成。輸出信號OUT1與輸入信號IN1連接，并與單穩(wěn)態(tài)U2的引腳1連接；單穩(wěn)態(tài)U2的引腳2與引腳3連接；單穩(wěn)態(tài)U2的引腳8接地；單穩(wěn)態(tài)U2的引腳16與電阻R4的一端、電阻R5的一端、外接電壓+5V 連接；單穩(wěn)態(tài)U2的引腳15與電阻R4的另一端、電容C3的一端連接；單穩(wěn)態(tài)U2的引腳14 與電容C3的另一端、地連接；單穩(wěn)態(tài)U2的引腳13與電阻R5的另一端、六反相器U3引腳1 連接；單穩(wěn)態(tài)U2引腳2與引腳13連接；單穩(wěn)態(tài)U2引腳7接地；單穩(wěn)態(tài)U2引腳14外接電壓+5V；單穩(wěn)態(tài)U2引腳12連接輸出OUT2。

其中,激光脈沖充放電回路由功率放大器U4、高頻開關管Q1、高壓輸出HV、儲能電容C10 和C15、傳輸參數R6、激光二極管D5、保護二極管D3和D4、采樣電阻R9～R18等組成。輸出OUT2與輸入信號IN2、功率放大器U4的引腳2連接；功率放大器U4的引腳1與外接電壓 +15V、電容C4～C7的一端連接；電容C4～C7的另一端接地；功率放大器U4的引腳4、引腳 5對稱接地；功率放大器U4的引腳8與外接電壓+15V、電容C8～C12的一端連接；電容C8～ C12的另一端接地；功率放大器U4的引腳6與引腳7連接并與高頻開關管Q1的第一端連接，高頻開關管Q1的第二端接地，高頻開關管Q1的第三端與儲能電容C10和C15、充電電阻R7 和R8的一端連接；儲能電容C10和C15的另一端與傳輸參數R6的一端連接，傳輸參數R6的另一端與保護二極管D3和D4的陽極、激光二極管D5的陰極連接，激光二極管D5的陽極與采樣電阻R9～R18的一端連接，采樣電阻R9～R18的另一端接地，充電電阻R7和R8的另一端連接濾波電容C13和C14的一端、高壓輸出HV連接，濾波電容C13和C14的另一端接地。

本實用新型通過靈活調整脈沖源電路結構的參數可以改變激光發(fā)射的重復頻率；通過調整激光脈沖充放電回路的參數改變激光脈沖的上升沿時間、脈寬寬度和峰值電流等指標；從而達到實現上升沿3.5ns、脈寬10ns、高重復頻率100KHz可調節(jié)的激光脈沖信號。本驅動電路結構簡單，通過合理的結構設計可以實現短脈沖大電流半導體激光驅動源小型化要求。

上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。