一種半導(dǎo)體激光器脈沖調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種半導(dǎo)體激光器脈沖調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路，包括隔離輸入電路、倒相電路、脈寬限制電路、脈沖信號(hào)放大電路、脈沖電流控制電路及激光器接口匹配電路。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)如下：一、通用性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠。二、脈沖響應(yīng)迅速，滿足納秒級(jí)的響應(yīng)速度。三、脈沖輸出功率大，最大輸出脈沖電流可達(dá)10安培。四、抗干擾強(qiáng)，實(shí)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】一種半導(dǎo)體激光器脈沖調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(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(dòng)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(diǎn)，被廣泛應(yīng)用。但是，傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器脈沖驅(qū)動(dòng)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(cè)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(duì)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(dòng)電路已無法滿足發(fā)展需要。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的在于通過一種半導(dǎo)體激光器脈沖調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路，來解決以上【背景技術(shù)】部分提到的問題。
[0004]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]一種半導(dǎo)體激光器脈沖調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路，包括隔離輸入電路、倒相電路、脈寬限制電路、脈沖信號(hào)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(shí)現(xiàn)對(duì)外隔離，并將隔離后的脈沖信號(hào)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(duì)所述脈沖信號(hào)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)倒相后脈沖十目號(hào)的占空比；
[0009]所述脈沖信號(hào)放大電路輸入端連接脈寬限制電路輸出端，用于對(duì)脈寬限制后的脈沖信號(hào)進(jìn)行放大；
[0010]所述脈沖電流控制電路輸入端連接脈沖信號(hào)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)Ul ;其中，所述電阻Rl的一端連接輸出地，另一端連接隔離開關(guān)Ul的陰極，電阻R2的一端連接隔離開關(guān)Ul的電壓輸出引腳，另一端連接隔離開關(guān)Ul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Ql ;其中，所述三極管Ql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RPl、電阻R6、電容Cl及觸發(fā)器U2 ;其中，所述電位器RPl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(hào)放大電路包括運(yùn)放U3、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻RlO及電容C2 ;其中，所述運(yùn)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(yùn)放U3的反向輸入端連接電阻R9的一端、電阻RlO的一端及電容C2的一端，電阻R9、電容C2的另一端連接運(yùn)放U3的輸出端，電阻RlO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(chǎng)效應(yīng)晶體管Q4 ;其中，所述電容C3與電阻Rll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(diǎn)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(chǎng)效應(yīng)晶體管Q4的柵極，電阻R14的另一端與場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q4的漏極連接后的結(jié)點(diǎn)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Dl及電容C5;其中，所述電阻R15、二極管Dl及電容C5均并接在激光管Jl的兩端。
[0017]本發(fā)明提供的半導(dǎo)體激光器脈沖調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路具有如下優(yōu)點(diǎn):一、通用性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠。二、脈沖響應(yīng)迅速，滿足ns (納秒)級(jí)的響應(yīng)速度。三、脈沖輸出功率大，最大輸出脈沖電流可達(dá)10安培。四、抗干擾強(qiáng)，實(shí)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。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的隔離輸入電路結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的倒相電路結(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的脈寬限制電路結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的脈沖信號(hào)放大電路結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的脈沖電流控制電路結(jié)構(gòu)圖；
[0023]圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的激光器接口匹配電路結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的半導(dǎo)體激光器脈沖調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路主結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。可以理解的是，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部?jī)?nèi)容。
[0026]本實(shí)施例中半導(dǎo)體激光器脈沖調(diào)制驅(qū)動(dòng)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(hào)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(shí)現(xiàn)對(duì)外隔離，并將隔離后的脈沖信號(hào)輸出給倒相電路。
[0028]于本實(shí)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)Ul為高速隔離開關(guān)。其中，所述電阻Rl的一端連接輸出地，另一端連接隔離開關(guān)Ul的陰極，電阻R2的一端連接隔離開關(guān)Ul的電壓輸出引腳，另一端連接隔離開關(guān)Ul的電源引腳。圖1中PULSE IN為輸入端，PWM為輸出端，隔離開關(guān)Ul為高速隔離開關(guān)。該電路可以實(shí)現(xiàn)對(duì)外隔離，對(duì)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(duì)所述脈沖信號(hào)倒相，保證和輸入脈沖一致。
[0030]于本實(shí)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Ql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(jiǎn)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(hào)的占空比，實(shí)現(xiàn)從100%到5%的占空比調(diào)節(jié)，滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。
[0032]于本實(shí)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Cl及觸發(fā)器U2。其中，所述電位器RPl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。圖3中觸發(fā)器U2的型號(hào)為SN54LS123J，PWMlinA為輸入端，PWM2out為輸出端。
[0033]所述脈沖信號(hào)放大電路輸入端連接脈寬限制電路輸出端，用于對(duì)脈寬限制后的脈沖信號(hào)進(jìn)行放大。
[0034]于本實(shí)施例，如圖4所示，所述脈沖信號(hào)放大電路包括運(yùn)放U3、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻RlO及電容C2 ;其中，所述運(yùn)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(yùn)放U3的反向輸入端連接電阻R9的一端、電阻RlO的一端及電容C2的一端，電阻R9、電容C2的另一端連接運(yùn)放U3的輸出端，電阻RlO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(hào)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(shí)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(chǎng)效應(yīng)晶體管Q4。其中，所述電容C3與電阻Rll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(diǎn)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(chǎng)效應(yīng)晶體管Q4的柵極，電阻R14的另一端與場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q4的漏極連接后的結(jié)點(diǎn)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(dòng)各個(gè)電路對(duì)電路中的分布式參數(shù)，特別電路連接中的電氣連線等會(huì)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(diǎn)設(shè)計(jì)和調(diào)試匹配電路。通過理論計(jì)算和實(shí)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(jiǎn)單，主要包含一個(gè)對(duì)激光管的反向保護(hù)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(jì)算得出。本實(shí)施例中激光器接口匹配電路包括電阻R15、二極管Dl及電容C5。所述電阻R15、二極管Dl及電容C5均并接在激光管Jl的兩端。圖7中PWMlinD為輸入端，LD PWR+為輸出端。
[0038]如圖7所示，實(shí)際應(yīng)用中，輸出端PWMlout通過電阻R16連接輸入端PWMlinA，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]本發(fā)明的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體激光器脈沖驅(qū)動(dòng)的小型化設(shè)計(jì)，能夠滿足對(duì)脈沖激光的指標(biāo)要求，通過集成化設(shè)計(jì)融入光學(xué)終端，可以實(shí)現(xiàn)從OHz到30MHz范圍內(nèi)脈沖調(diào)制要求。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)如下:一、通用性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠。二、脈沖響應(yīng)迅速，滿足ns (納秒)級(jí)的響應(yīng)速度。三、脈沖輸出功率大，最大輸出脈沖電流可達(dá)10安培。四、抗干擾強(qiáng)，實(shí)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，上述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實(shí)施例，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進(jìn)行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會(huì)脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，雖然通過以上實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了較為詳細(xì)的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實(shí)施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(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(dòng)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(hào)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(shí)現(xiàn)對(duì)外隔離，并將隔離后的脈沖信號(hào)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(duì)所述脈沖信號(hào)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(hào)的占空比； 所述脈沖信號(hào)放大電路輸入端連接脈寬限制電路輸出端，用于對(duì)脈寬限制后的脈沖信號(hào)進(jìn)行放大； 所述脈沖電流控制電路輸入端連接脈沖信號(hào)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(dòng)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)Ul ;其中，所述電阻Rl的一端連接輸出地，另一端連接隔離開關(guān)Ul的陰極，電阻R2的一端連接隔離開關(guān)Ul的電壓輸出引腳，另一端連接隔離開關(guān)Ul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(dòng)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Ql ;其中，所述三極管Ql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(dòng)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Cl及觸發(fā)器U2 ;其中，所述電位器RPl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。
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(dòng)電路，其特征在于，所述脈沖信號(hào)放大電路包括運(yùn)放U3、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻RlO及電容C2 ;其中，所述運(yùn)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(yùn)放U3的反向輸入端連接電阻R9的一端、電阻RlO的一端及電容C2的一端，電阻R9、電容C2的另一端連接運(yùn)放U3的輸出端，電阻RlO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(dòng)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(chǎng)效應(yīng)晶體管Q4 ;其中，所述電容C3與電阻Rll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(diǎn)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(chǎng)效應(yīng)晶體管Q4的柵極，電阻R14的另一端與場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q4的漏極連接后的結(jié)點(diǎn)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(dòng)電路，其特征在于，所述激光器接口匹配電路包括電阻Rl5、二極管Dl及電容C5 ;其中，所述電阻Rl5、二極管Dl及電容C5均并接在激 光管Jl的兩端。
【文檔編號(hào)】H01S5/042GK103986060SQ201410220474
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)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(qǐng)人:無錫亮源激光技術(shù)有限公司