脈沖式半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、半導(dǎo)體激光器作為光電子系統(tǒng)的核心器件，在民用及國(guó)防上的作用日益重要。半導(dǎo)體激光器具有許多其它激光器無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于光纖通信、制導(dǎo)、精密測(cè)量、醫(yī)療及信息存取等領(lǐng)域。由于半導(dǎo)體激光器應(yīng)用范圍廣泛，相應(yīng)的其驅(qū)動(dòng)技術(shù)也顯得越來越重要。本文主要介紹了半導(dǎo)體激光器脈沖驅(qū)動(dòng)方式的研究。簡(jiǎn)述激光器的原理，發(fā)展過程和應(yīng)用狀況，并針對(duì)其特性分析了對(duì)激光器驅(qū)動(dòng)器的要求。針對(duì)本課題的特殊要求，詳細(xì)分析了各組成模塊及實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 目前，提高激

2、光器性能的途徑主要有研究新的半導(dǎo)體技術(shù)來提高激光器器件本身的性能指標(biāo)，或者提高激光器驅(qū)動(dòng)電源的特性。目前，在激光器及其驅(qū)動(dòng)的研究方面國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了大量的研究工作，但國(guó)內(nèi)水平相對(duì)于世界先進(jìn)科技水平還有所不及。因此設(shè)計(jì)一種新型的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)器顯得尤其重要。本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是窄脈沖的生成和開關(guān)電流放大。窄脈沖的生成電路是由555定時(shí)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成。在本文中選用了SN74123芯片構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，其正、負(fù)邊沿均能觸發(fā)工作，典型傳輸延遲時(shí)間

3、為20ns左右，邊沿時(shí)間為15ns。SN74123為5V供電、16管腳的雙可再觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，其輸出脈沖寬度由外接電阻R和電容C決定。 本文還分析了雪崩晶體管、階躍恢復(fù)二極管等幾種產(chǎn)生高速電脈沖的經(jīng)典方法，最終選擇開關(guān)電流放大由是VMOS場(chǎng)效應(yīng)管來實(shí)現(xiàn)的。VMOS場(chǎng)效應(yīng)管是一種比較理想的開關(guān)器件，通過它的閉合、導(dǎo)通使負(fù)載與直流電源瞬時(shí)接通能形成很好的電流脈沖。VMOSFET具有高輸入阻抗、低驅(qū)動(dòng)電流、開關(guān)速度快、負(fù)電流溫度

4、系數(shù)、熱穩(wěn)定性能優(yōu)良以及安全工作區(qū)域大等優(yōu)點(diǎn)。所以由它構(gòu)成的電路具有系統(tǒng)體積小、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、自動(dòng)溫度補(bǔ)償保護(hù)能力等特點(diǎn)。這里采用VMOS場(chǎng)效應(yīng)管作為開關(guān)器件來組成激光器驅(qū)動(dòng)器，設(shè)計(jì)了帶寬、頻率均可調(diào)的脈沖驅(qū)動(dòng)電路。該電路具有脈寬窄，上升時(shí)間、下降時(shí)間短，器件簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。 外圍電路中，設(shè)計(jì)了保護(hù)電路也減少浪涌電壓等外部供電對(duì)驅(qū)動(dòng)器甚至半導(dǎo)體激光器的損害及干擾，同時(shí)設(shè)計(jì)了恒溫控制電路，保證系統(tǒng)工作在設(shè)定。 經(jīng)過仿真實(shí)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)