纳秒脉冲半导体激光驱动器的研究
单晶硅表面微结构纳秒脉冲激光加工研究
mm/snn=1
(b) f=15 kHzp8Uv=100 mm/sn=5
(d) ff=15 kHzp8Uv=100
kHzp8U
8Uv=100 mm/s
mm/sn=1
sn=1
图 ２ 不同激光功率加工单晶硅的扫描电镜图像
冲产生的凹坑ꎬ光斑重叠率> ０ 时加工出直线两旁的重凝
高ꎬ凹坑周围的熔融物质喷溅情况明显增强ꎮ 这是由于激
等同于提升了加工区域内的激光能量密度ꎬ而且加工上一
光输出功率提高ꎬ单个脉冲的能量也随之提高ꎬ熔融层吸
个凹坑时产生的熔融物质并没有完全凝固ꎬ更容易吸收新
收的能量也更多更快ꎬ同层外区域形成了更高的气化压
机械制造
储成龙ꎬ等单晶硅表面微结构纳秒脉冲激光加工研究
ＤＯＩ:１０.１９３４４ / ｊ.ｃｎｋｉ.ｉｓｓｎ１６７１－５２７６.２０２２.０１.００６
单晶硅表面微结构纳秒脉冲激光加工研究
储成龙ꎬ汪奇文ꎬ张振ꎬ张全利
( 南京航空航天大学ꎬ江苏 南京 ２１００１６)
摘 要:以单晶硅为对象ꎬ使用波长 ３５５ ｎｍ、脉宽 １５ ｎｓ 的纳秒激光对单晶硅进行烧蚀加工试验
构化球体 [３] ꎮ 许晨辉等利用扫描电镜以及表面能测量仪
对激光加工过的铌片表面进行拍照、测量ꎬ并通过对其进
硅是一种十分重要的半导体材料ꎬ在自然界之中有着
行润湿性及表面能等方面的测量表征ꎬ研究总结了扫描间
丰富的含量ꎬ并且提取方便ꎬ在诸多领域中都得到了应用ꎮ
距、扫描速度以及输出功率等工艺参数对铌片表面性能的
(c) f=15 kHzp8Uv=100 mm/sn=10 (d) f=15 kHzp8Uv=100 mm/sn=20
高重频大能量亚纳秒板条激光放大器研究
第５２卷 第２期 激光与红外Ｖｏｌ．５２，Ｎｏ．２ ２０２２年２月 ＬＡＳＥＲ ＆ ＩＮＦＲＡＲＥＤＦｅｂｒｕａｒｙ，２０２２ 文章编号：１００１ ５０７８（２０２２）０２ ０２２３ ０５·激光器技术·高重频大能量亚纳秒板条激光放大器研究刁伟鹏，刘 洋，王 超，唐晓军（固体激光技术重点实验室，北京１０００１５）摘 要：高重频大能量亚纳秒固体激光器具有重复频率高、单脉冲能量大、峰值功率高等特点，在国防军事工业加工等领域具有广泛的应用前景。
本文报道了一种基于板条多程放大的亚纳秒激光放大器。
种子光为重复频率１ｋＨｚ、平均功率４ ５Ｗ、脉冲宽度７００ｐｓ、波长１０６４ｎｍ的基模激光，经过光束整形以匹配板条放大器口径，放大级采用角度复用及偏振变换实现四程放大，最终实现了重频１ｋＨｚ、单脉冲能量１８９ｍＪ、脉冲宽度７２０ｐｓ、光束质量２倍衍射极限的亚纳秒激光输出。
关键词：高重频大能量；亚纳秒；板条激光放大器中图分类号：ＴＮ２４８ １ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ ５０７８．２０２２．０２．０１２Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｈｉｇｈ ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｈｉｇｈｅｎｅｒｇｙｓｕｂ ｎａｎｏｓｅｃｏｎｄｓｌａｂｌａｓｅｒａｍｐｌｉｆｉｅｒＤＩＡＯＷｅｉ ｐｅｎｇ，ＬＩＵＹａｎｇ，ＷＡＮＧＣｈａｏ，ＴＡＮＧＸｉａｏ ｊｕｎ（ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎＳｏｌｉｄ ＳｔａｔｅＬａｓｅｒＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００１５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｉｇｈ ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｈｉｇｈｅｎｅｒｇｙｓｕｂ ｎａｎｏｓｅｃｏｎｄｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅｌａｓｅｒｓｈａｖｅｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｈｉｇｈ ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ｌａｒｇｅｓｉｎｇｌｅｐｕｌｓｅｅｎｅｒｇｙａｎｄｈｉｇｈｐｅａｋｐｏｗｅｒ，ｗｈｉｃｈｈａｖｅａｗｉｄｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｓｏｆｎａｔｉｏｎａｌｄｅｆｅｎｓｅ，ｍｉｌｉｔａｒｙｉｎｄｕｓｔｒｙａｎｄｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｓｕｂ ｎａｎｏｓｅｃｏｎｄｌａｓｅｒａｍｐｌｉ ｆｉｅｒｂａｓｅｄｏｎｓｌａｂｍｕｌｔｉ ｐａｓｓａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ Ｔｈｅｓｅｅｄｌｉｇｈｔｉｓａｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｍｏｄｅｌａｓｅｒｗｉｔｈａｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆ１ｋＨｚ，ａｎａｖｅｒａｇｅｐｏｗｅｒｏｆ４ ５Ｗ，ａｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈｏｆ７００ｐｓａｎｄａｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｏｆ１０６４ｎｍ Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｌａｓｅｒｂｅａｍｉｓｓｈａｐｅｄｔｏｍａｔｃｈｔｈｅｃａｌｉｂｅｒｏｆｔｈｅｓｌａｂａｍｐｌｉｆｉｅｒ Ｔｈｅａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｔａｇｅａｄｏｐｔｓａｎｇｌｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇａｎｄｐｏｌａｒｉ ｚａｔｉｏｎｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｏａｃｈｉｅｖｅｆｏｕｒ ｗａｙａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｆｉｎａｌｌｙ，ａｓｕｂ ｎａｎｏｓｅｃｏｎｄｌａｓｅｒｏｕｔｐｕｔｗｉｔｈａｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆ１ｋＨｚ，ａｓｉｎｇｌｅｐｕｌｓｅｅｎｅｒｇｙｏｆ１８９ｍＪ，ａｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈｏｆ７２０ｐｓａｎｄａｂｅａｍｍａｓｓｏｆ２ｔｉｍｅｓｔｈｅｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｌｉｍｉｔｉｓａ ｃｈｉｅｖｅｄＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｈｉｇｈｅｎｅｒｇｙ；ｓｕｂ ｎａｎｏｓｅｃｏｎｄ；ｓｌａｂｌａｓｅｒａｍｐｌｉｆｉｅｒ收稿日期：２０２１ ０６ １６；修订日期：２０２１ ０７ １７１ 引 言随着激光器的不断发展，高重频大能量亚纳秒脉冲固体激光器在材料加工、激光雷达、激光测距和非线性光学等领域具有重要的应用价值［１－４］。
一种GaN FET的窄脉冲激光器驱动电源系统设计
一种GaN FET的窄脉冲激光器驱动电源系统设计
许源;王武;倪小龙;闫钰锋;于信;白素平
【期刊名称】《计算机测量与控制》
【年(卷),期】2022(30)9
【摘要】针对半导体激光器驱动电路在低纳秒级对激光光脉冲调节困难的问题,研究了一种基于GaN高速半导体器件的半导体激光器的驱动方案,可实现激光光脉冲的宽度、高重复频率的高精度调节;在设计上,利用FPGA门电路现场可编辑、低功耗等特点,基于Xilinx Zynq平台搭建前置时序产生电路,输出时序信号;设计储能电路,通过驱动氮化镓场效应晶体管(GaN FET)作为开关控制储能回路,最终实现激光光脉冲低纳秒级的精密调节;经过实验验证和分析,该驱动电路能稳定输出脉冲宽度3~200 ns可调、重复频率0~1 MHz可调、峰值功率超过70 W、上升沿时间小于5 ns的激光光脉冲信号。
【总页数】8页(P272-279)
【作者】许源;王武;倪小龙;闫钰锋;于信;白素平
【作者单位】长春理工大学光电工程学院;北方导航控制技术股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TP331.2;TN47
【相关文献】
1.窄脉冲半导体激光器驱动电路的设计与仿真试验
2.用于半导体激光器的大电流纳秒级窄脉冲驱动电路
3.脉冲激光器大电流窄脉冲驱动设计
4.低功耗窄脉冲编码激光器驱动设计探讨
5.大电流窄脉冲激光器电源的设计
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窄脉冲半导体激光器驱动电路的设计与仿真试验
窄脉冲半导体激光器驱动电路的设计与仿真试验1. 引言1.1 研究背景与意义1.2 国内外研究现状与进展1.3 本文研究目的与意义2. 窄脉冲半导体激光器驱动电路的原理2.1 窄脉冲半导体激光器的特性与应用2.2 半导体激光器的驱动原理及基本电路2.3 窄脉冲半导体激光器驱动电路的设计要求3. 窄脉冲半导体激光器驱动电路的设计3.1 驱动芯片的选型和参数确定3.2 电源电路的设计3.3 输出电路的设计3.4 控制电路的设计4. 窄脉冲半导体激光器驱动电路的仿真试验4.1 仿真环境及参数设置4.2 仿真结果分析4.3 实验结果验证5. 结论与展望5.1 研究结论5.2 改进与展望5.3 研究成果及其应用前景注：本题提供的是论文的提纲，提纲所提及的内容并不一定全面详实，具体内容需根据论文的实际需要进行拓展和补充。
1. 引言1.1 研究背景与意义半导体激光器是一种非常重要的光电器件，广泛应用于通讯、医疗、车载雷达等领域。
而窄脉冲半导体激光器则具有输出功率高、调制速度快、瞬时带宽宽等优点，在光通信领域尤其受到青睐。
然而，窄脉冲半导体激光器驱动电路的设计非常复杂，因为它要求驱动电路的响应速度极快，同时需要精确控制输出波形的上升和下降时间、脉冲宽度和峰值电流等参数，以保证激光器输出的信号质量和稳定性。
因此，本文将针对窄脉冲半导体激光器驱动电路的设计与仿真试验进行研究，旨在通过提高驱动电路的精度、响应速度和稳定性，实现高速、高品质、高可靠性的窄脉冲半导体激光器输出。
此外，论文的研究成果也可以为半导体激光器驱动技术的进一步发展提供重要的参考。
1.2 国内外研究现状与进展窄脉冲半导体激光器驱动电路的设计和优化是一个相当热门的研究领域，国内外的学者和工程师们已经开展了许多有意义的研究。
例如，在驱动芯片的选型方面，有人采用多级集成器件，以提高驱动芯片的响应速度和稳定性；还有人使用瞬态电压抑制器，以避免过压对芯片的损害。
纳秒激光烧蚀金属推进性能的实验研究
第49卷第S2期红外与激光工程2020年11月Vol.49No.S2Infrared and Laser Engineering Nov.2020纳秒激光烧蚀金属推进性能的实验研究杜邦登，邢宝玉，叶继飞，李南雷(航天工程大学激光推进及其应用国家重点实验室，北京101416)摘要：为研究纳秒激光烧蚀金属工质的推进性能，在约40Pa的背景压力下，采用波长为532nm和1064nm，脉宽为8ns和15ns的Nd:YAG激光器对金属Al、Fe、Ni、Y进行烧蚀实验，研究了不同激光参数下金属的烧蚀量、比冲、冲量耦合系数和激光能量利用率。
研究结果表明，金属的烧蚀量受激光吸收率和金属熔沸点的制约，Fe的烧蚀量最大，Y的烧蚀量最小；高功率密度下(＞2.71×1010W/cm2)，Y的烧蚀比冲和激光能量效率最大，而Fe的烧蚀比冲和激光能量效率最小。
基于基态原子激发形成等离子体的机制和等离子体对入射激光的屏蔽效应分析了不同金属烧蚀特性变化的原因。
研究结果对金属工质靶的选取有一定的参考意义。
关键词：纳秒激光；金属工质；烧蚀量；比冲中图分类号：TN249文献标志码：A DOI：10.3788/IRLA20200086Experiment investigation of propulsion performance of metalsablated by nanosecond laserDu Bangdeng,Xing Baoyu,Ye Jifei,Li Nanlei(State Key Laboratory of Laser Propulsion and Application,Space Engineering University,Beijing101416,China)Abstract:In order to study the propulsion performance of metals ablated by nanosecond laser with 532nm and1064nm wavelength,8ns and15ns fundamental frequency,the mass removal,specific impulse,momentum coupling coefficient and laser energy coefficient of metals were measured under background pressure of40Pa.The results show that the mass removal of iron is largest,while yttrium has the lowest mass removal.The mass removal of metals during laser ablation is determined by laser absorption,melting point and boiling point of metals.Under conditions of larger power density(＞2.71×1010W/cm2),the specific impulse and laser energy coefficient of yttrium are largest,while the iron has the lowest specific impulse and laser energy coefficient.The changes of metal ablation characteristics are explained by mechanisms of ground state atoms excited to form plasma and irradiation laser shielded by plasma.The research is helpful to selection of metals using for laser ablation.Key words:nanosecond laser;metals working medium;mass loss;specific impulse收稿日期：2020-09-29；修订日期：2020-10-27基金项目：激光推进及其应用国家重点实验室自主研究项目(SKLLPA-06)作者简介：杜邦登(1989-)，男，助理研究员，博士，主要从事激光微推进方面的研究。
适用于激光引信的脉冲半导体激光电源研制
设计与研发
２ 们 ４ 。 ３
适用于激光 引信的脉冲 半导体激光 电源研制
王 强， 李智
（ 四川大学 电子信息学院 ， 四川成都，６ １ ０ ０ ６ ４ ）
摘要 ： 研 制一种应 用于激 光引信的脉冲 半导体激光器驱动 电源 ， 其输 出的脉冲信号 具有体 积小 、 重 复率高、 上升 沿时间短 、 脉 宽窄、 功率大等优 点。 本电源选 用大功率 的高速 Ｍ Ｏ Ｓ Ｆ Ｅ Ｔ管作为开关 ， 设计 出相应的高速开关控制 电路 ， 在常规 的 ２ ４ Ｖ 供 电时 ，
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ｄ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｄ ｉ ｏｄ ｅ ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ｐｏ ｗｅ ｒ ｉ ｎ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｆ ｕｚ ｅ
Ｗ ａ ｎ ｇ Ｑ ｉ ａ ｎ ｇ ， Ｌ ｉ Ｚ ｈ ｉ
（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ｕ ，６ １ ０ ０ ６ ４ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
０ 引言
激 光引信是 随着激光技术 的快速发展 而出现一种新 型近炸
上包括 驱动 电路 ， 开关 电路 和反馈 电路 。 其 中驱动 电路为后 级开 关 电路提供一个上升沿 陡峭 ， 脉宽窄 ， 峰值 电流大 的控制信 号。 开
引信 ， 由于激光引信具有引信脉冲窄、 定Ｈ ｚ ） ， ｓ ｈ ｏ ｒ ｔ ｒ ｉ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｉ ｍ ｅ （ ３ ． ４ ｎ ｓ ） ， ｎ ａ ｒ ｒ ｏ ｗ ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ｗ ｉ ｄ ｔ ｈ （ ７ ． ２ ｎ ｓ ）ａ ｎ ｄ ｈ ｉ ｇ ｈ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ（ ３ ０ Ｗ ） ｗ ｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ ｅ ｓ ｔ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｏ ｆ
基于雪崩管的增强型MARX纳秒脉冲源试验研究与实现
基于雪崩管的增强型MARX纳秒脉冲源试验研究与实现第一章：绪论1.1 研究背景和意义1.2 国内外研究现状1.3 研究内容和目标1.4 研究方法和步骤第二章：增强型MARX纳秒脉冲源原理及设计2.1 多级马克斯发生器（MARX）的原理2.2 增强型MARX纳秒脉冲源的设计2.3 雪崩管的结构和工作原理2.4 大电容器的设计与选择2.5 纳秒脉冲源的输出特性分析第三章：实验系统的设计与实现3.1 实验系统的总体设计方案3.2 实验系统的电路设计与调试3.3 雪崩管的性能测试与筛选3.4 大电容器的制作与测试3.5 实验系统的其它元器件的选配与调试第四章：实验结果分析4.1 实验参数的控制与调节4.2 脉冲输出特性的测量与分析4.3 载荷特性的测量与分析4.4 实验结果对比分析与讨论第五章：结论与展望5.1 实验结果总结5.2 存在问题及展望5.3 未来工作的方向和重点参考文献第一章：绪论1.1 研究背景和意义随着现代科技的发展，纳秒脉冲技术在军事、航空、航天等领域中得到了广泛应用。
例如，在电磁脉冲武器中，纳秒脉冲可以产生高能量的电磁波，能够对敌方通讯、雷达等设备及电子设备造成严重干扰；在高能粒子物理实验中，纳秒脉冲可以产生高亮度的同步辐射，为研究物质微观结构提供重要手段等。
因此，纳秒脉冲技术的研究和应用具有重要的科学和实用价值。
其中，马克斯发生器（MARX）是可重复产生高压、纳秒电脉冲的一种电路结构。
MARX电路结构由多个串联的大电容器和小电感组成。
在每个大电容器充电到一定电压之后，通过高压开关将电容器串联起来。
通过这样的串联与充电与放电的循环过程，可以在输出端获得高压、纳秒脉冲信号。
但是，MARX脉冲源输出能量密度低、波形精度差的问题限制了其在很多领域的应用。
为此，一些研究学者开始探索如何提高MARX脉冲源的能量密度和波形精度。
增强型MARX纳秒脉冲源是近年来研究的热点之一，采用雪崩管作为高压开关，并增加了大电容器和电感，可以提高脉冲源的输出能量密度和波形精度，为这些领域的技术和应用提供了更好的工具。
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Fig. 2 P incip le d iagram of the m ain pulse generat ion circuit
成, 后一级主要由 3 个 ZTX415晶体管组成 M arx bank
Abstrac t: In o rder to obta in the nanosecond optical pu lse w ith high pow er and high repe tition frequency, a LD. s driver wh ich can produce pu lse w ith nanosecond rise tim e is designed. T he gene rato r is based on the av alanche transisto rs in a M arx bank circu it. T he se lection of the av alanche transistors is also described in deta i.l Th is dr iver uses a transistor w hich has a low ava lanche vo ltag e to sharp the trigger pu lse, and then use the pu lse wh ich is obta ined from this transistor to trigg er the M arx bank circu it. A larg e current narrow-pu lse fo r driv ing the LD can be obta ined. T his driver can produce a large-am plitude nanosecond pu lse and its peak current is up to 12. 5A w ith pu lse w idth o f 1. 51ns, pulse repetition frequency of 100kH z. It is consequenced tha t sharp ing the trigger pu lse can reduce the ava lanche vo ltage of theM arx bank c ircuit and narrow the w idth o f the ou tput pu lse. It is mo re su itab le for driving the LD.
晶体管的临界雪崩击穿电压不仅与管子本身的特
44 6
激光技术
2006年 8月
性有关, 还取决于外部电路的接法, NPN 型雪崩晶体 管共射极输出特性如图 1所示。
Fig. 1 C ommon-em itter oupu t characterist ics of N PN avalan ch e transistor
体管都不会发生雪崩。因此, 要使晶体管雪崩必须使 V > Vo。但是, 当 V > Vr时, 属于过压击穿, 也是一种雪 崩击穿, 但它的频率不受基极脉冲的控制, 这时, 只有
降低 V, 雪崩才能停止。这种状态对晶体管有很大的 损坏, 因此在工作时要严格禁止出现这种情况。在实
际应用中, 需要由控制晶体管的雪崩击穿, 工作点必须
K ey word s: lasers; nanosecond; ava lanche transistor; ava lanche vo ltag e
引言
由于脉冲式半导体激光器具有体积小、效率高、寿 命长、价格低廉等优点, 因此, 得到了越来越广泛的应 用。在激光通信、激光雷达、高速摄影、抽运固体激光 器、激光测距等诸多领域倍受青睐 [ 1, 2] , 尤其在测量领 域, 对高频大幅度、纳秒脉冲源的要求越来越迫切。在 脉冲式半导体激光测距机中, 脉冲激光光源的上升时 间和测量精度密切相关, 上升时间越短, 越有利于提高 测量精度; 脉冲激光的峰值功率和测量距离密切相关, 峰值功率越大, 越有利于增加测量距离 [ 3] 。为了得到 快上升沿时间的光脉冲, 需用纳秒级甚至亚纳秒级的 电脉冲驱动半导体激光器。采用雪崩晶体管、大功率
半峰全宽为 1. 51ns、重复频率为 100kH z, 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 M arx 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。
关键词: 激光器; 纳秒; 雪崩晶体管; 雪崩电压
2. 1 触发脉冲产生电路 触发脉冲由多谐振荡电路和脉冲整形电路两部分
组成。由晶振构成的多谐振荡器产生频率为 1MH z的 方波, 经 CD4017BCN 脉冲分频 器对前一级脉 冲进行 10分频, 得到频率为 100kH z的方波, 再由 74LS123对 分频器出来的脉冲进行整形。最后, 在由 74LS123构 成的单稳电 路输出 端得到 半峰全 宽为 35ns, 幅度 为 3. 5V的触发脉冲。
电路。为了提高工作速度, 改善输出波形, 在电路设计
时就需要加大 T1 管的正向基极电流 ib 以缩短 T1 管的 开通时间 ton, 在 74L S123 的输出端和 2N 5179 的输入 端之间 接 入 一 个 加 速 电 容 C 7, C 7 可 以 使 得 加 到 2N 5179基极上的触发脉冲上升沿进一步陡化。
第 1级电路是利用 2N 5179晶体管雪崩时的开关
特性来对前面触发脉冲进一步陡化。这一级采用的电
路是最基本的雪崩管脉冲产生电路, 要使电路正常工
作, 必须满足:
Vcc3 < Vx
( 3)
R6 < Vcc3 /Ih
式中, Ih 为初始雪崩电流。
这两个条件保证电源 V cc3接通时, 经电阻 R6 给 C 8
中图分类号: TN 248. 4
文献标识码: A
The study of nanosecond pulsed diode laser driver
LIU X u-sheng1, L IN J iu-ling1, ZH AN G H ai-m ing1, WAN G J in-jiang2
( 1. Sc ience Institute, T ianjin P o ly techn ic U n iversity, T ianjin 300160, Ch ina; 2. K ey L aborato ry o f O ptoelectronics Info rma tion T echn ica l Sc ience o fM inistry o f Education, Co lleg e o f P recise Instrum en t and O ptica l E lectron ic Eng ineering, T ian jin U n iversity, T ian jin 300072, Ch ina)
作者简 介: 刘旭 升 ( 1980-) , 男 , 硕 士研 究生, 主 要从 事半 导体激光驱动系统的研究。
* 通讯联系人。 E-m a i:l zhm@ tjpu. edu. cn 收稿日期: 2005- 04- 29; 收到修改稿日期: 2005- 12- 06
场效应管、氢气闸流管、绝缘栅双极晶体管和阶跃恢复 二极管等均可获得低抖动、快上升沿时间的纳秒级大 电流窄脉冲 [ 4] 。其中, 采用雪崩晶体管获得纳秒级大 电流窄脉冲技术是最普遍的方法。采用雪崩晶体管可 以很方便地获得具有毫微秒级上升时间的大峰值功率 的脉冲 [ 5, 6] 。
由于触发脉冲的上升时间直接影响了后面一级雪 崩晶体管的波形, 触发脉冲的上升时间越短, 越有利于 后面一级脉冲的形成。为了进一步提高触发脉冲的幅 度、带负载能力和缩短上升时间, 在 74LS123的后面又 加了一级击穿电压较低的晶体管, 利用这一级晶体管 雪崩时产生的脉冲来触发下一级晶体管发生雪崩。 2. 2 主脉冲形成电路
第 30卷 第 4期 2006年 8月
激光 技术 LASER TECHNOLOGY
V o .l 30, N o. 4 A ugust, 2006
文章编号: 1001- 3806( 2006) 04- 0445- 04
纳秒脉冲半导体激光驱动器的研究
刘旭升
1
,
林久令
1
,
张海明 1*
, 王晋疆 2
( 1. 天津工 业大学 理学院, 天津 300160; 2. 天津大学 精密仪器与光电子工程学院 光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072)
摘要: 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 M arx 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 M arx 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、
充电, 最终充到 V cc3, 并且在触发信号到来之前, 晶体
第 30卷 第 4期
刘旭升 纳秒脉冲半导体激光驱动器的研究
4 47
管 T1 不会进入雪崩区。当一正触发信号加到 T1 基极 时, T1 雪崩导通, 于是 C 8 经 T1 和 R7 迅速放电, 从而产 生窄脉冲电流。脉冲前沿由晶体管从低电流进入雪崩
晶体管。
当已经选定某种雪崩晶体管后, 则该管的击穿电
压 Vo c与 Vo 就成为表征雪崩管脉冲性能的主要参数。 雪崩晶体管的主要选取原则如下: ( 1) 若所需脉冲
幅度较高, 脉冲重复频率较低, 应尽可能选用击穿电压 Vo c高的管子; ( 2)选取 Vo c- Vo 值较大的雪崩晶体管。