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半导体激光器高速脉冲驱动电路的设计与实现

论文摘要

针对分布式光纤测温系统和MOPA式脉冲光纤激光器等应用,论述了一种高重复频率、快速边沿变化及窄脉宽的半导体激光器高速驱动电源的研制过程。针对半导体激光器的性能特点和工作原理,通过对几种驱动方案进行论证和比较,确定了研制半导体激光器高速脉冲驱动电源的技术路线,然后详细论述了电路的设计、仿真和实现过程,包含以下几个方面：1)建立了一种典型的注入式双异质结单模半导体激光器的电路模型,并将其SPICE模型化；2)采用MOSFET作为驱动电路的核心开关器件,用HSPICE工具对驱动电路和LD负载进行了元件级别的建模和仿真,根据仿真结果调整元件参数并进行元件选型。3)在画出驱动电路详细原理图的基础上,以高速信号设计理论和传输线理论为指导,完成了PCB的设计,最后完成了实际电路的装机调试。论文设计的高速脉冲驱动电路最小宽度为43ns,上升和下降时间5-7ns,峰值电流可调,典型值为2A。不仅可以应用分布式光纤温度传感系统,也可作为MOPA式高功率脉冲光纤激光器的种子源。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 目录
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题背景
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.3 半导体激光器高速脉冲光源的典型应用
  • 1.3.1 在高功率脉冲光纤激光器中的应用
  • 1.3.2 在分布式光纤温度传感系统中的应用
  • 1.4 论文内容和结构
  • 第2章 高速脉冲驱动理论基础和设计概要
  • 2.1 半导体激光器的基本特性
  • 2.2 高速脉冲驱动电路的整体设计
  • 2.2.1 脉冲驱动器的技术指标
  • 2.2.2 脉冲驱动电路的方案论证和整体架构
  • 2.2.3 LD开关模块的设计思路
  • 2.2.3.1 MOSFET的开关特性
  • 2.2.3.2 关断加速电路
  • 2.2.3.3 电路寄生效应及解决办法
  • 2.2.4 脉冲整形模块的设计思路
  • 2.3 本章小结
  • 第3章 高速MOSFET开关模块的HSPICE仿真
  • 3.1 HSPICE简介
  • 3.2 半导体激光器的大信号SPICE模型
  • 3.2.1 半导体激光器的大信号电路模型
  • 3.2.2 半导体激光器大信号模型的SPICE表示
  • 3.3 半导体激光器脉冲驱动电路的HSPICE仿真
  • 3.3.1 针对LD大信号模型的HSPICE阶跃仿真
  • 3.3.2 栅极充放电回路的仿真与分析
  • 3.3.3 脉冲释放回路的仿真与分析
  • 3.3.4 带LD负载的脉冲驱动系统整体仿真
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 高速脉冲驱动电路的实现
  • 4.1 用FPGA生成重复触发脉冲
  • 4.2 电源分配系统
  • 4.2.1 作为动力源的电源分配网络实现
  • 4.2.2 作为信号回路的电源分配网络实现
  • 4.3 结果与分析
  • 第5章 结论与展望
  • 参考文献
  • 致谢

    • 相关论文文献

    本文来源: https://www.lw50.cn/article/bb5dc5b54e0823ffb0002a96.html