脉冲输出的半导体激光器对驱动电源的基本要求

根据在连续状态下的半导体激光器驱动电源的经验,总结出脉冲半导体激光器驱动电源的工作特点：
1、通过对半导体激光器输出特性的分析,半导体激光器的输出参数受温度的影响非常大,温度改变可能会导致半导体激光器的输出功率、阂值电流、输出光波长等参数变坏,因此,为了保证器件使用寿命及输出性能的稳定性,应将激光器的工作温度稳定在室温附近。这就要求半导体激光器驱动电源带有温度控制功能。工作在低占空比窄脉宽脉冲状态下的半导体激光器可以允许比恒流电平高得多的脉冲电流流过,而且多数情况散热要求没有连续工作的半导体激光器高。
2、半导体激光器对脉冲电源的基本要求是在低阻负载上应该产生快速电流脉冲。因此,本质上脉冲电源本质上是一种电流开关。由半导体激光器的特性可知,驱动电路除了能提供大的电流脉冲之外,还应该给出足够大的电压脉冲。
3、对脉冲激光器而言,通常对它的脉宽和上升沿要求非常高,要求脉冲的上升下降沿越陡越好。在实际脉冲驱动电路中,脉宽和上升沿主要受开关器件速度和电路寄生参数的限制,在大电流情况下寄生电感的影响尤其严重,因此在驱动电路设计过程当中,必须考虑电路和包括在内的元器件的寄生参数。
4、为了防止对半导体激光器的冲击,上升前沿在到达设定值后不能有过冲。此外,要防止驱动电源输出脉冲的峰值超过激光二极管的最大允许电流和最大反冲电压。 因此本课题设计中高速脉冲半导体激光器驱动电路的目标就是窄脉冲,陡边沿,脉冲幅度高,并且要设计相应的外围电路以及PCB走线优化从而为脉冲半导体激光器工作提供良好的条件。

本课题脉冲半导体激光器种子源驱动电源的主要技术指标如下：
脉冲宽度：小于10ns；
上升下降时间：小于6ns；
输出脉冲电流峰值：不低于20A;
重复频率：不低于100KHz；
可调谐特性：脉宽10ns-1μs，重复频率10Hz-1MHz，脉冲电流0-20A连续可调。