[发明专利]一种脉冲激光器驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及光电子、微电子及半导体激光技术领域中的激光器驱动技术，特别是涉及一种脉冲激光器驱动装置。

背景技术

脉冲工作的半导体激光器已在众多领域得到了广泛应用。在许多应用领域，激光脉冲需要短至数十纳秒至数纳秒量级，甚至更低，如激光雷达、激光测距、激光气体检测、物理学研究中的激光激发和探测等等。此类应用有别于传统的在高速连续调制状态下的通讯类激光器应用。在短脉冲工作条件下，一般需要对激光器提供较大的脉冲驱动电流，瞬态功耗很大，，但由于占空比一般较小，因此平均功耗一般并不大。对于一些特殊类型的半导体激光器，如量子级联激光器，由于其驱动电压也较高，平均功耗会相应增加，但仍保持在较低水平。

对于此类短脉冲状态工作的半导体激光器，目前已发展出了有别于传统通讯类激光器的相应驱动装置，如图1所示，其主要构成是：驱动装置和短脉冲激光器3分别构成相应的模块，其间经由特殊的驱动电缆连接。此种方法的要点在于：和常规的通讯激光器采用电脉冲直接驱动或调制不同，短脉冲激光器是采用电流开关对连接于激光器上的直流电源进行开关控制，而此电流开关则由脉冲电信号驱动。短脉冲激光器3的驱动电流大小由直流电源控制，而其脉冲参数则由电流开关控制。采用此种驱动方式，短脉冲激光器的驱动模块中就包含了供电电源单元11、脉冲产生单元12、脉冲电平转换单元21、脉冲电流开关22以及对应的滤波储能电容5和6等，有时还会加入脉冲电流波形监控接口等，激光器模块中则只包含短脉冲激光器本身(其他控温和功率监控等装置不在本发明讨论之列)。激光器模块和驱动模块间采用特殊的电缆4连接。在此种驱动方式下，由于激光器本身的阻抗较低，对双极型激光器一般仅数欧姆甚至更低，对单极型激光器一般也在十欧姆以下，并且其阻抗数值是不固定的，这就给驱动带来了很大困难，普通的50欧姆同轴电缆在此情况下是无法直接使用的，采用增加匹配电阻等方式则会严重影响驱动效率。对双极型激光器，可以采用特殊定制的甚低阻抗带状线(阻抗一般在一欧姆以下)作为连接电缆，对于大电流短脉冲的驱动要求，此种带状线对驱动质量会带来较大影响，常会引起脉冲波形变差(上升和下降时间延长、脉冲展宽、前沿后沿过冲振铃等等)，特别是在脉冲甚短的情况下。带状线的长度也受到严格限制，一般需在30-50cm以内，太长则波形明显劣化。对于实际应用，这种带状线由于不能随意弯折很不方便，连接器等也不易相配，特别是在许多实际应用中需要体积较大的驱动模块和激光器本身拉开一段距离，如激光器需安装在光路中，而驱动模块需安装在较远的电控柜中，这就给系统安排带来极大困难。对单极型激光器，由于其阻抗一般要高于双极型激光器，由于阻抗严重失配在很多情况下采用带状线驱动波形常劣化到无法应用，因此需要根据具体器件定制特殊阻抗的驱动电缆。由于器件的阻抗有可能在很大范围内变化，因此此种电缆通用性较差，针对不同器件的互换性差，且成本也高，使用不便，其长度也需限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够延长短脉冲激光器驱动距离和改善驱动质量的脉冲激光器驱动装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种脉冲激光器驱动装置，包括驱动供电模块和激光器模块，所述驱动供电模块包括供电电源单元和脉冲产生单元；所述供电电源单元用于为所述激光器模块和脉冲产生单元供电；所述脉冲产生单元用于产生所需脉冲参数的电脉冲；所述激光器模块包括脉冲电平转换单元、脉冲电流开关和脉冲激光器；所述脉冲电平转换单元用于将所述脉冲产生单元产生的电脉冲升高至所需电平以满足所述脉冲电流开关的驱动要求；所述脉冲电流开关用于驱动所述脉冲激光器；所述供电电源单元通过供电导线分别与所述脉冲电平转换单元和脉冲激光器相连；所述脉冲产生单元通过同轴电缆与脉冲电平转换单元相连。

所述激光器模块中还配置有第一电容；所述第一电容连接在所述供电电源单元与脉冲电平转换单元相连的供电导线上，用于为所述脉冲电平转换单元滤波和储能。

所述激光器模块中还配置有第二电容；所述第二电容连接在所述供电电源单元与脉冲激光器相连的供电导线上，用于为所述脉冲激光器储能。

所述脉冲电平转换单元，脉冲电流开关、第一电容和第二电容采用表面贴装方式装配在驱动印刷电路板上。

所述同轴电缆与供电导线组成复合电缆。

所述同轴电缆的特性阻抗为50欧姆。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：