说明书下载产品故障解决技术知识使用及保养

脉冲激光器大电流窄脉冲驱动电源设计

本文介绍了利用金属氧化物场效应管产生大电流窄脉冲来驱动激光二极管的原理,推导出驱动金属氧化物场效应管峰值驱动电流的计算公式和开通时间的估算公式,通过仿真总结出影响驱动电源脉冲电流的脉宽、幅度和振荡的主要因素,理论和仿真结果表明,器件的寄生电感、电路走线电感和负载寄生电感对电流影响较大。实验结果显示,在供电高压为200V时,金属氧化物场效应管开通时间为2ns;激光二极管驱动电流上升时间小于10ns,脉宽为15~100ns,幅度为0~50A连续可调,频率为0~50kHz。

半导体脉冲激光器(LD)光脉冲所提供的高时间分辨力和惊人的功率密度为许多研究领域提供了有力的手段,例如在物理学、化学和生物学中物质超快瞬变过程研究,以及在光通信和远距离精密测距等方面的应用,而且对于国防科技和医学科学方面的发展也有深远意义。在激光探测和激光通信中,系统带宽、作用距离、精度、抗干扰和低功耗都取决于半导体激光器发射脉冲质量,在脉冲式半导体激光测距机和激光雷达中,脉冲激光的上升时间和测量精度有关,上升时间越短越有利于提高测量精度,脉冲激光的峰值功率和测距能力密切相关,功率越大测距能力越强,激光脉冲宽度与接收信号的信噪比有关,脉宽越窄,信噪比越高。激光脉冲质量主要影响因素是驱动电源性能,国外在激光器驱动研究方面投入较大,许多驱动已经模块化且运行稳定可靠。而相比之下国内在这方面研究很少,在国内,半导体激光器驱动电源大部分还是直流或是低频脉冲的,大电流窄脉冲驱动电源成品几乎没有。本文介绍了脉冲半导体激光器驱动的原理,探讨了影响驱动脉冲宽度、幅度以及引起脉冲震荡主要因素,并通过具体实验进行验证。

1.驱动电源的结构及主要技术指标

驱动电源主要由有以下几个部分组成:高压产生电路、强驱动电路、开关电路、储能电路、采样电路。,主要技术指标:输入电压为直流12~15V,触发信号为TTL触发脉冲(脉冲宽度大于100ns);输出脉冲峰值电流为0~50A连续可调,脉宽为20~100ns,电流脉冲上升时间小于10ns,频率为0~50kHz。

2.电路模型建立及理论分析

快速闭合开关是目前制约脉冲功率技术发展瓶颈之一。场效应管本身的上升沿和下降沿一般要20~50ns,但是用其它快速开关元件控制时,开关速度会大大加快。为了实现高速大功率驱动,除了选用高速大功率金属氧化物场效应管(MOSFET)外,还必须设计相应的高速强驱动能力的驱动电路,以下是相关理论分析。

3.结论

LD大电流窄脉冲驱动电源各项指标符合设计要求,理论分析和仿真与实验结果比较吻合。实验设备使用直流12~15V供电,结构简单紧凑并且功耗很低,这样低功耗小尺寸非常适用于便携系统中,具有广泛应用价值。研制的过程中还有以下问题:电流脉冲幅度连续可调,但是脉冲宽度不可调;在激光引信和精密测量中,电流脉冲的上升时间决定测量精度,电流脉冲的宽度决定着接收系统的信噪比大小,设计出上升时间短(1~2ns),脉冲宽度小(5~10ns)才能更好的满足实际要求;在远距离呼叫探测中(20km),为600W的脉冲半导体激光器供电,需要设计脉冲幅度100A左右,宽度80~100ns,频率10kHz的驱动源才能满足要求;对于以上存在问题还有待更进一步研究。
全国客服热线:
4000843611
山东镭之源激光科技股份有限公司/激光电源
山东省济南市高新区颖秀路1356号知慧大厦二楼

Copyright © 2015 山东镭之源激光科技股份有限公司/激光电源 鲁ICP备10023499号-1 All Rights Reserved 版权所有