高速窄脉冲激光器驱动电路设计.pdf

本文主要探讨了高速窄脉冲激光器驱动电路的设计，这种电路在科研和工业应用中具有重要价值，特别是在激光探测、激光通信、精密测距等领域。高速窄脉冲激光器因其高时间分辨力和高功率密度而受到青睐，其性能直接影响系统的测量精度、作用距离、抗干扰能力和功耗。 驱动电路通常由电源电路、充电电路、储能电路、开关控制电路、控制开关和半导体激光二极管（LD）组成。当输入脉冲信号为低电平时，开关控制电路使开关K转向a，充电电路对储能电路进行充电；高电平时，开关K迅速转向b，储能电路与LD连接，存储的电能通过LD快速释放，产生短暂的激光脉冲。 开关电路是驱动电路的核心，需要实现高速切换（ns级）并具备"单刀双掷"功能。由于现有电子器件难以满足这些要求，选择高频晶体三极管作为开关元件，能够实现快速开关操作。储能电路通常包含电容和电感，本设计使用电容储存用于LD放电的能量，电感则用于充电。 在实际应用中，为了提高通信容量和测距分辨率，以及提升信号信噪比，需要增加激光调制频率，减小脉冲占空比，这就要求驱动电路能产生上升和下降沿极短的脉冲。此外，激光发射功率的严格控制也是必要的，以确保安全。 设计的驱动电路调制频率为52MHz，信号上升和下降沿小于1ns，占空比小于12.5%，输出光功率为15mW。电路结构包括储能电感L1、储能电容C1和开关三极管Q1。电路工作时，当输入信号为高电平，Q1导通，L1充电；信号变为低电平时，Q1截止，L1通过C1放电，驱动LD发射激光。 通过分析充电过程，可以计算出电感L1的储能，进而确定激光脉冲的能量。这种设计具有小型化、低成本的优点，适用于高精度测量的便携式应用。 高速窄脉冲激光器驱动电路的设计涉及了电路理论、半导体物理、激光技术和电子工程等多个领域，是现代激光应用中的关键技术之一。通过优化电路设计，可以进一步提高激光器的性能，拓宽其在科学研究和工业生产中的应用范围。