脉冲式激光引信用连续可调LD驱动电路的研究

为了满足引信用脉冲式半导体激光器驱动电路的脉冲宽度可调、频率可调、功率可调的需要,根据LD驱动电路的工作原理,建立LD驱动电路的一般模型,并进行了仿真分析。采用电子多频振荡器来提供驱动信号,用双MOS驱动器来驱动半导体激光器,通过大量的实验、仿真、分析、比较,设计出了方便可调的大功率LD的驱动电路。结果表明,该驱动电路完全能满足激光近炸引信对脉宽、频率和功率的需要。     

一种便携式米散射激光测云雷达发射机的设计及测试

半导体激光器以其体积小、重量轻、成本低、驱动方便等明显优势,应用领域已经推广到激光探测,尤其是基于米散射理论的大气探测.根据小型化激光测云雷达大气探测的应用需求,选择了相应技术指标的半导体激光器模块,并为其设计了驱动电路(主要包括由同步计数器等构成的触发脉冲形成电路和由电压跟随器构成的激光脉宽/功率调节控制电路),解决了窄脉冲形成电路中常见的毛刺问题.在5kHz的重复频率下,对激光发射机的性能做了验证.结果表明,触发脉冲成型良好、频率稳定,激光发射脉冲半高宽度35～100ns线性可调、平均功率0～110mW线性可调,发射电路工作情况良好.     

一种脉宽可调的窄脉冲激光器驱动电路设计

针对半导体激光器中纳秒级脉宽的驱动电路脉冲宽度范围小、无法调节的问题,提出一种脉宽可调的窄脉冲激光器驱动电路设计方案.根据现场可编程逻辑门阵列(FPGA)技术和半导体激光的工作原理,搭建了半导体激光驱动电路的一般模型,并进行了仿真与实验分析.以FPGA开发板为控制核心,使用高速金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)驱动芯片DE375作为开关,实现驱动电源及半导体激光器的精密控制.该电路输出的脉冲电流幅值可达40A,脉冲宽度为5～200 ns,重复频率为0～50 kHz,上升沿宽度小于5 ns,有效增强了半导体激光器驱动电路的功能.     

纳秒脉冲半导体激光驱动器的研究

为了获得高功率、高重复频率的纳秒级光脉冲,介绍了一种基于Marx bank脉冲发生原理的纳秒脉冲激光驱动器的设计,以及设计过程中雪崩晶体管的选取.该驱动器采用一级小雪崩管对触发脉冲进行陡化,由小雪崩管产生的脉冲对Marx bank电路进行触发,以获得大电流窄脉冲,用于驱动半导体激光器.设计所得驱动器的峰值电流为12.5A、半峰全宽为1.51ns、重复频率为100kHz,实现了大幅度纳秒脉冲半导体激光驱动器的设计要求.结果表明,对触发脉冲的陡化,可以降低后一级Marx bank电路的雪崩电压,同时使得脉宽更窄,这将更加有利于驱动半导体激光器.     

激光加工的最新应用领域

介绍近年来国际激光加工作为先进制造技术在各个行业、产业应用中的发展趋势。同时,对各种新颖的全固态激光器,包括半导体泵浦固体激光及其倍频技术、高重复频率超短脉冲UV固体激光精细微加工技术、高功率工业级光纤激光器的最新应用     

高功率窄脉冲激光发射电路分析

激光发射电路是激光近炸引信系统的重要组成部分,其技术指标直接影响整个激光引信系统的工作性能.实现激光的高功率、窄脉冲是提高激光引信系统作用距离、动态探测精度和抗云雾干扰能力的重要手段.但是,由于受激光器、驱动电路分布参数和工艺技术的影响,当激光脉冲宽度窄到一定程度时,激光脉冲峰值功率明显下降,要实现小体积的高功率、窄脉冲激光发射将面临许多实际问题.针对这一现象,从理论上对激光发射电路进行了分析,通过PSPICE软件仿真提出问题的所在,即激光器的寄生电感和放电回路杂散参数的存在严重影响了激光脉冲前沿速度和峰值功率.从驱动电路设计、元器件和激光器的选择与电路板布局布线出发,给出了相应的解决方法.     

新型窄脉冲半导体激光器驱动电源的研制

研制了一种新型窄脉冲半导体激光器的驱动电源,包括驱动电路和温控电路两部分。驱动电路采用高速金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)作开关,为激光器提供一个重复频率高(0~50 kHz)、前沿快(2.2~4.9 ns)、脉宽窄(4.6~12.1 ns)、脉冲峰值电流大(0~72.2 A)的脉冲信号,且输出的激光脉冲波形平滑。对不同的激光器,改变电路中电源电压、电阻、电容参数,可获得不同的重复频率、前沿、脉冲宽度、脉冲峰值电流。温控电路采用高精度的比例积分微分(PID)温控,保证了激光器输出功率和中心波长的稳定。此激光器驱动电源不仅可作为一般高速、窄脉冲半导体激光器的驱动电源,也是大能量、窄脉宽的半导体激光器种子光源的理想驱动电源。     

重复频率及占空比大范围可调的半导体激光器通用电源

介绍了一种多功能通用半导体激光器驱动电源,该电源可以在连续和脉冲两种模式下工作.在脉冲模式下能输出方波、正弦波和三角波,脉冲重复频率和占空比大范围独立可调;采用半导体制冷片作为制冷元件,对激光器工作温度进行控制;同时还采用了防浪涌电路、慢启动电路和过流过压保护等保护电路,从而实现了半导体激光器光功率稳定、可靠、准确输出.该电源已成功地应用于我们研制的增益开关型半导体激光器泵浦的绿光激光器中.     

高重频可调小型高功率半导体激光电源研究

为了获得高功率、高重频半导体激光脉冲,设计了一种体积小、重量轻、造价低的纳米级大功率半导体激光器驱动电源。采用改进的单稳态触发器产生窄脉冲,经放大后驱动快速开关MOSFET获得大电流窄脉冲;电源脉冲电流驱动能力0A～80A,脉冲上升时间2.8ns,下降时间3.8ns,脉冲宽度5ns～500ns范围内可调,最小5.2ns,重复频率可达200kHz。用该电源实验测试了激光波长为905nm的半导体激光器,在重复频率为10kHz时,激光脉冲峰值功率达到70W以上。结果表明,采用窄脉冲驱动MOSFET可以得到高重复频率10ns以内的大电流窄脉冲,可以驱动大功率半导体激光器,若驱动100A以上的激光器需进一步研究。     

基于功率晶体管窄脉冲激光驱动设计

激光的高功率、窄脉冲是提高激光引信系统精度,提高引信抗干扰能力的重要手段。为实现小体积的高频、高功率、窄脉冲激光发射,采用大功率晶体管正反馈设计出晶闸管开关应用于高频脉冲激光测距窄脉冲激光发射电路,用钳位二极管抑制激光器反向击穿。通过对RLC充放电回路、晶体管开关电路、晶闸管器件的分析,设计SCR电路,分析放电回路的三个步骤,运用pspice仿真程序对驱动电路进行了参数仿真。制作了印刷电路板,得到峰值电流12 A,脉宽8 ns的脉冲电流。     

提高近程脉冲激光探测系统精度研究

为了提高脉冲激光引信探测系统对距离的判别精度,分析了主要的误差来源。利用恒比定时原理,采用浮动阈值电路来消除脉冲激光引信回波信号强弱变化造成的测距误差;同时利用引信炸高已知的特点,用测量距离和设定距离进行比较来减小±1误差。实验证明,该系统在满足激光引信体积,实时性,抗干扰,功耗的前提下,提高了测量精度。     

用于紫外激光脉冲电光开关的驱动脉冲源

利用雪崩晶体管作为高速开关器件、根据并联充电、串联放电原理设计了一种串并联相结合的MARX电路,以该电路为基础设计了一种低抖动高压脉冲驱动源,并将其应用于紫外激光脉冲的电光开关削波系统。通过同步调节器调节高压驱动脉冲和激光电光系统的时间匹配度,获得了驱动电脉冲与电光开关耦合的最佳工作状态;对匹配过程中的电光开关工作状态以及激光脉冲压缩过程进行了分析和研究,当高压驱动电脉冲幅度为2 690 V,脉宽为7.9 ns时,可以将脉宽为7.1 ns的紫外激光脉冲压缩至2.1 ns,KDP晶体的透光率达到了92.2%,电光开关的效率达到了31.7%。     

激光雷达测距系统光源驱动设计

脉冲式激光雷达探测性能与激光光源发出的光脉冲密切相关,而激光二极管(LD)驱动电路性能直接决定了光脉冲的优劣。基于激光雷达系统要求,选用超快速金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)作为开关器件,建立驱动电路模型,对驱动电路设计与分析,经过多次试验,成功设计出最小脉宽10 ns,上升沿3.5 ns,重复频率可达50 kHz的LD驱动电路。驱动LD峰值功率将近60 W,成功用于激光雷达光源部分,测距精度达到3 cm/10.77 m,满足激光雷达系统要求。     

固体激光器弛豫振荡尖峰脉冲参数的影响因素分析

利用固体激光器的弛豫振荡的尖峰脉冲特性,设计制作了一个窄脉宽、高重复频率的脉冲激光器。其方法是通过调节脉冲电流源的电流脉冲宽度,在固体激光器刚发出第一个尖峰脉冲时即关断泵浦电流。在实验中,对影响其尖峰脉冲参数的因素进行了探索,得出了尖峰脉冲的峰值功率、脉冲宽度与泵浦电流、腔长、输出镜透过率的关系,并从原理上对其进行了定性的分析和解释。基于实验及分析得到的结果,通过调整激光器的参数,设计出的脉冲激光器峰值功率能达到8W,脉宽能达到10 ns,重复频率可以达到百kHz的量级。文中的实验和分析结果对于固体激光器弛豫振荡的尖峰脉冲特性的理论认识及利用固体激光器弛豫振荡特性来设计脉冲激光器的参数设计都具有一定的指导意义。     

大电流窄脉冲激光器驱动芯片设计

脉冲式半导体激光器的出光质量直接影响探测精度。针对激光探测系统小型化的需求,设计一款面积小、集成度高的激光器驱动芯片。该芯片使用新型3D堆叠式封装技术将栅极驱动管芯与功率场效应晶体管管芯集成,并在中间添加双面覆铜陶瓷基板实现两管芯互连。该封装形式既提高了芯片的散热能力,又增强了过流能力。首先对激光探测发射模块现状进行详细介绍,引出了激光器驱动芯片的设计思路与方法,并给出了具体的封装设计流程。对栅极驱动电路与版图进行设计,使用0.25 μm BCD工艺制造栅极驱动芯片。在完成激光器驱动芯片封装后,搭建外围电路进行测试,使该芯片驱动860 nm激光器,芯片供电电压为12 V时,输入电平为3.3 V、频率为10 kHz的PWM信号,芯片输出脉冲宽度为180 ns的窄脉冲,其上升、下降时间小于30 ns,峰值电流高达15 A,可以使激光器正常出光,满足探测需求。芯片具有超小面积,约为5 mm×5 mm,解决了传统激光器驱动电路采用多芯片模块造成探测系统内部空间拥挤的问题,为小型化提供新思路。     

862nm扇面光束脉冲激光器模块

设计并制作了一种新颖的扇面光束半导体激光器模块,并在模块中集成了高输出电压、高重复频率驱动电路.该模块由多个LD芯片在慢轴方向沿圆弧排列而成,采用微柱透镜和平凸柱面镜对LD快轴光束进行准直.驱动电路采用DC-DC电路产生高电压、采用门电路延迟法产生驱动电脉冲.实验测试表明:该模块峰值光功率为1 750 W,光脉冲宽度为6 ns,脉冲间隔为20μs,光束水平发散角为41.2°,垂直发散角为0.23°;可以实现大视场空间、低间隔时间光束发射.     

半导体激光管驱动电源设计与实现

为提高半导体激光器光功率输出稳定性,并保证激光器安全、可靠工作,设计了半导体激光器的驱动电源。驱动电源主电路采用同步DC／DC方式,输出效率高;驱动电路可以产生200kHz触发脉冲,降低了输出电流的纹波,保证激光器输出功率稳．定;驱动电路带有过压比较器及过流比较器,保证激光器安全工作。经过仿真和实验表明：该驱动电源在20A工作时效率达到85％以上．纹波小于5％。     

迫弹激光引信用脉冲半导体激光电源的设计与应用

设计了适应于迫弹激光近炸引信的小体积、低电压、窄脉宽、高功率的脉冲半导体激光电源.采用电容充放电的模式,选用高速大功率MOSFET管作为开关,设计了相应的高速开关控制电路.激光电源模块的重复频率高达50kHz,常规热电池供电电压条件下的输出脉冲激光峰值功率为9W,光脉冲上升沿为4.2 ns,光脉宽为10 ns,为有效提...