半導體激光器驅動電路及包括該電路的半導體激光器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及激光領域，更具體地說，涉及一種響應時間快、峰值電流大的亞納秒級的半導體激光器驅動電路及包括該電路的激光器。
【背景技術】
[0002]隨著半導體激光技術的發展和應用，小型化的半導體脈沖激光器在測量、工業和軍事領域使用愈來愈廣泛。在激光傳感、激光測距、激光掃描、醫療電子和軍事通途等方面，都需要極窄脈寬和大峰值電流的半導體激光二極管。脈沖的寬度越窄，則空間分辨率越高，厘米級甚至毫米級的分辨率需要達10ps級別的脈寬驅動，同時脈寬越小，就要求更大的峰值電流，以保證系統的信噪比。
[0003]傳統的脈沖激光器的驅動電路，一般采用MOSFET作為開關器件，甚至采用價格極為昂貴的射頻大功率MOS管。但是MOSFET的輸入電容達百pF級別，其驅動信號的上升下降沿很難做到1ns以下，因此MOSFET很難將開關時間降到15?20ns以下，特別是在達幾十安培的大脈沖電流的情況下，其驅動電路也很難將激光脈沖做到15ns以下。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述脈沖寬度受限、峰值驅動電流較小的缺陷，提供一種響應時間快、峰值電流大的亞納秒級的半導體激光器驅動電路及包括該電路的激光器。
[0005]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:構造一種半導體激光器驅動電路，包括用于接收外部觸發信號并產生正向窄脈沖的微分電路、雪崩三極管、儲能電容、用于在所述雪崩三極管斷開時對所述儲能電容進行充電的充電電路、用于在所述雪崩三極管導通時接收所述儲能電容放電釋放的能量以驅動半導體激光器產生脈沖激光的光脈沖產生電路；
[0006]所述微分電路的輸出端連接至所述雪崩三極管的基極，所述雪崩三極管的集電極經由一限流電阻連接至內部電源，所述雪崩三極管的集電極還連接至儲能電容的第一端，所述充電電路和光脈沖產生電路均連接在儲能電容的第二端和所述雪崩三極管的發射極之間接地，所述雪崩三極管的發射極接地，其中，所述內部電源大于所述雪崩三極管的一次擊穿電壓小于所述雪崩三極管的二次擊穿電壓。
[0007]在本實用新型所述的半導體激光器驅動電路中，所述微分電路包括第一電容、第一電阻、第二電阻；所述第一電容的第一端用于接收所述觸發信號，所述第一電容的第二端通過所述第一電阻連接至所述雪崩三極管的基極，所述第二電阻的一端連接在所述雪崩三極管的基極、所述第二電阻的另一端接地。
[0008]在本實用新型所述的半導體激光器驅動電路中，光脈沖產生電路包括第一電感和半導體激光二極管；所述儲能電容的第二端連接至所述半導體激光二極管的陰極，所述半導體激光二極管的陽極經由所述第一電感連接至所述雪崩三極管的發射極。
[0009]在本實用新型所述的半導體激光器驅動電路中，所述充電電路包括續流二極管和第四電阻；所述儲能電容的第二端連接至續流二極管的陽極和第四電阻的一端，所述續流二極管的陰極和第四電阻的另一端均連接至所述雪崩三極管的發射極。
[0010]在本實用新型所述的半導體激光器驅動電路中，所述驅動電路還包括用于對產生的脈沖激光進行整形的整形濾波電路，所述整形濾波電路連接在所述儲能電容的第二端和所述雪崩三極管的發射極之間接地。
[0011 ] 在本實用新型所述的半導體激光器驅動電路中，所述整形濾波電路包括濾波電容和第二電感；所述濾波電容和第二電感串聯在所述儲能電容的第二端和所述雪崩三極管的發射極之間。
[0012]在本實用新型所述的半導體激光器驅動電路中，所述雪崩三極管的型號為ZTX415o
[0013]在本實用新型所述的半導體激光器驅動電路中，所述微分電路的輸入端還連接有用于接收所述觸發信號并對該觸發信號進行緩沖放大的緩沖放大電路。
[0014]在本實用新型所述的半導體激光器驅動電路中，所述緩沖放大電路包括型號為TC4422A的芯片。
[0015]本實用新型還公開了一種包括所述的半導體激光器驅動電路的半導體激光器，
[0016]實施本實用新型的半導體激光器驅動電路及包括該電路的激光器，具有以下有益效果:本實用新型在導通時光脈沖產生電路可接收儲能電容放電釋放的能量可以產生脈沖激光，雪崩三極管在其基極被驅動而導通時能形成快速的雪崩效應，為產生亞納秒級的脈沖提供前提條件，響應時間快；通過調整微分電路的阻容參數可以決定最大可能的脈沖寬度，脈沖寬度可調，重復性好，而且采用微分電路，則只取決于觸發信號的前沿，降低了對觸發信號傳輸過程中的PCB設計要求；增加儲能電容容值和電源電壓大小即可提高驅動電流的大小，亦可調整脈沖寬度；充電電路可以在雪崩三極管斷開時對儲能電容進行充電，亦可對脈寬進行微調。進一步的，濾波電容和第二電感形成的整形濾波電路，可對脈沖波形進行整形，提升脈沖波形的陡峭度。
【附圖說明】
[0017]下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中:
[0018]圖1是本實用新型半導體激光器驅動電路的較佳實施例的電路結構示意圖；
[0019]圖2是本實用新型半導體激光器驅動電路的另一實施例的部分結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]為了對本實用新型的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細說明本實用新型的【具體實施方式】。
[0021]參考圖1，是本實用新型半導體激光器驅動電路的電路結構示意圖。
[0022]本實用新型的半導體激光器驅動電路，包括用于接收外部觸發信號并產生正向窄脈沖的微分電路10、雪崩三極管Q1、儲能電容C2、用于在所述雪崩三極管Ql斷開時對所述儲能電容C2進行充電的充電電路30、用于在所述雪崩三極管Ql導通時接收所述儲能電容C2放電釋放的能量以驅動半導體激光器產生脈沖激光的光脈沖產生電路20。
[0023]優選的，較佳實施例中，所述驅動電路還包括用于對產生的脈沖激光進行整形的整形濾波電路40。
[0024]其中，所述微分電路10的輸出端連接至所述雪崩三極管Ql的基極，所述雪崩三極管Ql的集電極經由一限流電阻R3連接至內部電源，所述內部電源大于所述雪崩三極管Ql的一次擊穿電壓小于所述雪崩三極管Ql的二次擊穿電壓，所述雪崩三極管Ql的集電極還連接至儲能電容C2的第一端，所述充電電路30、光脈沖產生電路20、整形濾波電路40均連接在儲能電容C2的第二端和所述雪崩三極管Ql的發射極之間接地，所述雪崩三極管Ql的發射極接地。
[0025]具體的:所述微分電路10包括第一電容Cl、第一電阻R1、第二電阻R2 ;光脈沖產生電路20包括第一電感LI和半導體激光二極管LDl ;所述充電電路30包括續流二極管Dl和第四電阻R4 ;所述整形濾波電路40包括濾波電容C3和第二電感L2。
[0026]所述第一電容Cl的第一端用于接收所述觸發信號，所述第一電容Cl的第二端通過所述第一電阻Rl連接至所述雪崩三極管Ql的基極，所述第二電阻R2的一端連接在所述雪崩三極管Ql的基極、所述第二電阻R2的另一端接地。所述儲能電容C2的第二端連接至所述半導體激光二極管LDl的陰極，所述半導體激光二極管LDl的陽極經由所述第一電感LI連接至所述雪崩三極管Ql的發射極。所述儲能電容C2的第二端連接至續流二極管Dl的陽極和第四電阻R4的一端，所述續流二極管Dl的陰極和第四電阻R4的另一端均連接至所述雪崩三極管Ql的發射極。所述濾波電容C3和第二電感L2串聯在所述儲能電容C2的第二端和所述雪崩三極管Ql的發射極之間。
[0027]微分電路10用于檢測觸發信號TRIG的上升沿，產生出一個正向窄脈沖，由于只取決于觸發信號的前沿，降低了對觸發信號傳輸過程中的PCB設計要求。雪崩三極管Ql用于快速的導通和關斷，為產生亞納秒級的脈沖提供前提條件，響應時間快，由于雪崩三極管Ql在雪崩狀態下的快速開通能力和瞬時大電流導通性，能為脈沖激