CN103633556A - 基于缓冲器/线驱动器的激光二极管驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于缓冲器/线驱动器的激光二极管驱动电路。该激光二极管驱动电路至少包括：用于产生脉冲信号的脉冲信号产生单元；与所述脉冲信号产生单元连接的多路缓冲器/线驱动器单元，其至少部分路的输出端互连成互连端；连接所述互连端且用于将所述互连端输出的脉冲信号予以整形后输出的整形单元；以及连接所述整形单元输出端的激光二极管。本发明的优点包括：结构简单易施、且成本低廉，完全能满足激光二极管的驱动需要，从而调制出几到几十毫瓦、窄至3纳秒的种子源信号光。
Description
技术领域
本发明涉及激光二极管领域，特别是涉及一种基于缓冲器/线驱动器的激光二极管驱动电路。
背景技术
脉冲激光器是一种以脉冲方式工作的激光器，其具有较大输出功率，被广泛应用于激光打印、切割、测距等领域。常用的脉冲激光器包括：固体激光器中的钇铝石榴石（YAG）激光器、红宝石激光器、钕玻璃激光器等、以及氮分子激光器、准分子激光器等。
作为脉冲激光器的种子源的激光二极管，其在电流驱动下输出脉冲光信号，在同等功率水平下，如果输出的光信号脉冲越短，则该光信号的峰值功率就越高，该光信号的应用价值就越大。为了输出高峰值的光信号，驱动激光二极管的驱动电路就显得尤为关键。而现有的驱动电路多由脉冲发生器产生短脉冲信号来驱动激光二极管，例如，如申请号为200510027803.7的中国专利文献中提出了一种用于短脉冲大电流激光器驱动的一体化电源，该电源包括脉冲频率、脉冲宽度均可调的脉冲发生器，该脉冲发生器产生的脉冲信号经过电平转换后送入驱动电流脉冲驱动输出单元以驱动激光器；又例如，在申请号为201010220952.6的中国专利文献中，提出一种用于半导体激光器的高速窄脉冲调制驱动电源，其采用高速MOSFET管作为开关，通过改变电源电压、电阻及电容，来产生相应的窄脉冲来驱动半导体激光器，使其输出所需要的频率高、前沿快、脉宽窄、脉冲峰值可控、波形平滑的激光脉冲。
虽然，现有的驱动电路通过电脉冲的直接调制驱动单模激光二极管来输出激光脉冲，可以独立地对频率与脉宽进行调谐，而且该种驱动电路结构简单，设置灵活，对优化整体激光器系统性能具有明显的优势；但是，为了获得更有使用价值的短脉冲光，就往往需要短的电脉冲有更强的驱动能力。而常见的高速电子元件不具备强驱动能力，常见的功率元件不具备高速特性。如果选用价格昂贵的GaAs射频功率元件与预放大电路的组合结构，又需要十分考究的电路元器件搭配才能获得所期望的效果。
由上可见，短脉冲驱动方案一直是本领域技术人员需要解决的技术难题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种低成本的基于缓冲器/线驱动器的激光二极管驱动电路。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于缓冲器/线驱动器的激光二极管驱动电路，该激光二极管驱动电路至少包括：
脉冲信号产生单元，用于产生脉冲信号；
与所述脉冲信号产生单元连接的多路缓冲器/线驱动器单元，其至少部分路的输出端互连成互连端；
连接所述互连端的整形单元，用于将所述互连端输出的脉冲信号予以整形后输出；以及
连接所述整形单元输出端的激光二极管。
优选地，所述脉冲信号产生单元产生同步的对称的正负脉冲信号，所述多路缓冲器/线驱动器单元中的部分路的输入端连接脉冲信号产生单元的正脉冲信号，输入端接入正脉冲信号的各路的输出端互连成正互连端以便向所述激光二极管的正向端提供正脉冲，所述多路缓冲器/线驱动器单元中的剩余部分路的输入端连接脉冲信号产生单元的负脉冲信号，输入端接入负脉冲信号的各路的输出端互连成负互连端以便向所述激光二极管的负向端提供负脉冲。
优选地，所述脉冲信号产生单元产生同步的正脉冲信号，其输出端连接所述多路缓冲器/线驱动器单元中的全部路的输入端；所述多路缓冲器/线驱动器单元中的全部路的输出端互连成正互连端以便向所述激光二极管的正向端提供正脉冲，所述激光二极管的负向端接低电平。
优选地，所述脉冲信号产生单元产生同步的负脉冲信号，其输出端连接所述多路缓冲器/线驱动器单元中的全部路的输入端；所述多路缓冲器/线驱动器单元中的全部路的输出端互连成负互连端以便向所述激光二极管的负向端提供负脉冲，所述激光二极管的正向端接高电平。
优选地，所述脉冲信号产生单元产生同步的使能脉冲信号，其输出端连接所述多路缓冲器/线驱动器单元中的全部路的使能端；所述多路缓冲器/线驱动器单元中的全部路的输出端互连成正互连端以便向所述激光二极管的正向端提供正脉冲，所述激光二极管的负向端接低电平。
优选地，所述脉冲信号产生单元产生同步的使能脉冲信号，其输出端连接所述多路缓冲器/线驱动器单元中的全部路的使能端；所述多路缓冲器/线驱动器单元中的全部路的输出端互连成负互连端以便向所述激光二极管的负向端提供负脉冲，所述激光二极管的正向端接高电平。
优选地，所述脉冲信号产生单元产生同步的使能脉冲信号，其输出端连接所述多路缓冲器/线驱动器单元中的全部路的使能端。所述多路缓冲器/线驱动器单元中的部分路的输入端连接高电平，输入端接入高电平的各路的输出端互连成正互连端以便向所述激光二极管的正向端提供正脉冲，所述多路缓冲器/线驱动器单元中的剩余部分路的输入端连接低电平，输入端接入低电平的各路的输出端互连成负互连端以便向所述激光二极管的负向端提供负脉冲。
如上所述，本发明的基于缓冲器/线驱动器的激光二极管驱动电路，具有以下有益效果：结构简单易施，成本低廉，足以满足激光二极管的驱动需要，从而调制出几到几十毫瓦、窄至3纳秒的种子源信号光。
附图说明
图1显示为本发明的基于缓冲器/线驱动器的激光二极管驱动电路的示意图。
图2a至2f显示为本发明的基于缓冲器/线驱动器的激光二极管驱动电路的优选示意图。
元件标号说明
1激光二极管驱动电路
11脉冲信号产生单元
12多路缓冲器/线驱动器单元
13整形单元
14激光二极管
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图2f。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图所示，本发明提供一种基于缓冲器/线驱动器的激光二极管驱动电路。所述激光二极管驱动电路1至少包括：脉冲信号产生单元11、多路缓冲器/线驱动器单元12、整形单元13及激光二极管14。
所述脉冲信号产生单元11用于产生脉冲信号，其可包括任何一种能产生脉冲信号的电路，优选地，其可包括可编程逻辑器件，例如，CPLD(Complex Programmable LogicDevice)，所形成的脉冲信号产生单元等。
所述多路缓冲器/线驱动器单元12与所述脉冲信号产生单元11连接，其至少部分路的输出端互连成互连端，以便能输出大电流大功率的脉冲信号来驱动激光二极管14。
其中，所述多路缓冲器/线驱动器单元12可包括任何具有多路输出通道的缓冲器/线驱动器单元，优选地，其包括TI公司的型号SN74ABT16244ADGG的芯片，该芯片具有16路输出通道。
所述整形单元13连接所述互连端，用于将所述互连端输出的脉冲信号予以整形后输出。所述整形单元13包括任何一种能将不规则脉冲信号整形为规则脉冲信号的电路，优选地，其包括由二极管和阻容网络构成的电路等。
所述激光二极管14连接所述整形单元13输出端，用于在所述整形单元13输出的脉冲电流的驱动下输出相应的光脉冲信号。优选地，所述激光二极管14包括应用于脉冲激光器的激光二极管等。
作为一种优选方式，所述多路缓冲器/线驱动器单元12中的部分路的输出端互连成正互连端以便向所述激光二极管14的正向端提供正脉冲，所述多路缓冲器/线驱动器单元12中的剩余部分路的输出端互连成负互连端以便向所述激光二极管14的负向端提供负脉冲。
例如，如图2a所示，所述多路缓冲器/线驱动器单元12中的部分路的输出端互连成正互连端、剩余部分路的输出端互连成负互连端，其中，所述多路缓冲器/线驱动器单元12中输出端连接成正互连端的各路各自的输入端均连接所述脉冲信号产生单元11的正脉冲输出端、输出端连接成负互连端的各路各自的输入端均连接所述脉冲信号产生单元11的负脉冲输出端，由此，当所述多路缓冲器/线驱动器单元12中的各路在使能端接入使能有效电平时，经过整形后的正脉冲与负脉冲分别叠加在激光二极管14的正、负两端，从而产生极窄边沿的驱动电流脉冲。若采用6片型号SN74ABT16244ADGG的芯片作为多路缓冲器/线驱动器单元12，即共有96路驱动通道；再采用CPLD芯片产生完全同步的12路正脉冲信号和12路负脉冲信号，其中，12路正脉冲信号以1：4的配置连接96路驱动通道中的48路的输入端，12路负脉冲信号也以1：4的配置连接96路驱动通道中剩余的48路的输入端，且CPLD芯片输出的所有24路信号分别以等长线连接到96路驱动通道中相应的输入端，48路正信号通道的输出端以最短路径接入激光二极管14的正极铜皮，48路负信号通道的输出端以最短路径接入激光二极管14的负极铜皮，则在激光二极管14上可获得1.5A，3ns的驱动脉冲。
作为另一种优选方式，所述多路缓冲器/线驱动器单元12中的全部路的输出端互连成正互连端以便向所述激光二极管14的正向端提供正脉冲，所述激光二极管14的负向端接低电平。
例如，如图2b所示，所述多路缓冲器/线驱动器单元12中的全部路的输出端互连成正互连端，相应地，所述多路缓冲器/线驱动器单元12中的全部路的输入端均连接所述脉冲信号产生单元11的正脉冲输出端，所述激光二极管14的负向端接地，由此，当所述多路缓冲器/线驱动器单元12中的各路在使能端接入使能有效电平时，经过整形的多路正脉冲叠加驱动激光二极管14，从而产生强劲的驱动电流脉冲。同样，若使用4片型号SN74ABT16244ADGG的芯片作为多路缓冲器/线驱动器单元12，即共有64路驱动通道；再采用CPLD芯片产生16路正脉冲信号，并以1：4的配置分别连接64路驱动通道的输入端，且CPLD芯片输出的所有16路信号分别以等长线连接到64路驱动通道中相应的输入端，该64路驱动通道的输出端以最短路径接入激光二极管14的正极铜皮，则在激光二极管14上可获得2A，5ns的驱动脉冲。
作为再一种优选方式，所述多路缓冲器/线驱动器单元12中的全部路的输出端互连成负互连端以便向所述激光二极管14的负向端提供负脉冲，所述激光二极管14的正向端接高电平。
例如，如图2c所示，所述多路缓冲器/线驱动器单元12中的全部路的输出端互连成负互连端，所述多路缓冲器/线驱动器单元12中的全部路的输入端均连接所述脉冲信号产生单元11的负脉冲输出端，所述激光二极管14的正向端接电源VCC，由此，当所述多路缓冲器/线驱动器单元12中的各路在使能端接入使能有效电平时，经过整形后的多路负脉冲叠加驱动激光二极管14，从而产生强劲的驱动电流脉冲。同样，若采用4片型号SN74ABT16244ADGG的芯片作为多路缓冲器/线驱动器单元12，即共有64路驱动通道；再采用CPLD芯片产生16路负脉冲信号，并以1：4的配置分别连接64路驱动通道的输入端，且CPLD芯片输出的所有16路信号分别以等长线连接到64路驱动通道中相应的输入端，该64路驱动通道的输出端以最短路径接入激光二极管14的负极铜皮，则在激光二极管14上可获得2A，5ns的驱动脉冲。
作为再一种优选方式，所述多路缓冲器/线驱动器单元12中的全部路的输出端互连成正互连端以便向所述激光二极管14的正向端提供正脉冲，所述多路缓冲器/线驱动器单元12中的全部路的输入端连接高电平、且所述多路缓冲器/线驱动器单元12中的全部路的使能端连接所述脉冲信号产生单元12的使能脉冲输出端，所述激光二极管14的负向端接低电平。
例如，如图2d所示，所述多路缓冲器/线驱动器单元12中的全部路的输出端互连成正互连端、全部路的输入端均连接电源VCC、全部路的使能端连接所述脉冲信号产生单元12的使能脉冲输出端，所述激光二极管14的负向端接地，由此，经过整形的多路正脉冲叠加驱动激光二极管14，从而产生强劲的驱动电流脉冲。同样，若采用4片型号SN74ABT16244ADGG的芯片作为多路缓冲器/线驱动器单元12，即共有64路驱动通道；再采用CPLD芯片产生16路使能脉冲信号，并分别连接64路驱动通道的16个使能端，且CPLD芯片输出的所有16路信号分别以等长线连接到64路驱动通道中相应的使能端，该64路驱动通道的输出端以最短路径接入激光二极管14的正极铜皮，则在激光二极管14上可获得2A，5ns的驱动脉冲。
作为再一种优选方式，所述多路缓冲器/线驱动器单元12中的全部路的输出端互连成负互连端以便向所述激光二极管14的负向端提供负脉冲，所述多路缓冲器/线驱动器单元12中的全部路的输入端连接低电平、且所述多路缓冲器/线驱动器单元12中的全部路的使能端连接所述脉冲信号产生单元11的使能脉冲输出端，所述激光二极管14的正向端接高电平。
例如，如图2e所示，所述多路缓冲器/线驱动器单元12中的全部路的输出端互连成负互连端、全部路的输入端均连接地、全部路的使能端连接所述脉冲信号产生单元12的使能脉冲输出端，所述激光二极管14的正向端接电源VCC，由此，经过整形的多路负脉冲叠加驱动激光二极管14，从而产生强劲的驱动电流脉冲。同样，若采用4片型号SN74ABT16244ADGG的芯片作为多路缓冲器/线驱动器单元12，即共有64路驱动通道；再采用CPLD芯片产生16路使能脉冲信号，并分别连接64路驱动通道的16个使能端，且CPLD芯片输出的所有16路信号分别以等长线连接到64路驱动通道中相应的使能端，该64路驱动通道的输出端以最短路径接入激光二极管14的负极铜皮，则在激光二极管14上可获得2A，5ns的驱动脉冲。
作为再一种优选方式，所述多路缓冲器/线驱动器单元12中的部分路的输出端互连成正互连端以便向所述激光二极管14的正向端提供正脉冲，所述多路缓冲器/线驱动器单元12中的剩余部分路的输出端互连成负互连端以便向所述激光二极管14的负向端提供负脉冲；且所述多路缓冲器/线驱动器单元12中的全部路的使能端连接所述脉冲信号产生单元11的使能脉冲输出端。
例如，如图2f所示，所述多路缓冲器/线驱动器单元12中的部分路的输出端互连成正互连端、剩余部分路的输出端互连成负互连端，其中，所述多路缓冲器/线驱动器单元12中输出端连接成正互连端的各路各自的输入端均连接高电平；所述多路缓冲器/线驱动器单元12中输出端连接成负互连端的各路各自的输入端均连接地，由此，当所述多路缓冲器/线驱动器单元12中的各路在使能端接入所述脉冲产生单元11输出的使能脉冲信号时，经过整形后的正脉冲与负脉冲分别叠加在激光二极管14的正、负两端，从而产生极窄边沿的驱动电流脉冲。若采用6片型号SN74ABT16244ADGG的芯片作为多路缓冲器/线驱动器单元12，即共有96路驱动通道；再采用CPLD芯片作为脉冲产生单元11，产生完全同步的24路使能脉冲信号。CPLD芯片输出的所有24路使能脉冲信号分别以等长线连接到96路驱动通道的24个使能端，48路正信号通道的输入端连接电源VCC，48路正信号通道的输出端以最短路径接入激光二极管14的正极铜皮，48路负信号通道的输入端连接地，48路负信号通道的输出端以最短路径接入激光二极管14的负极铜皮，则在激光二极管14上可获得1.5A，3ns的驱动脉冲。综上所述，本发明的基于缓冲器/线驱动器的激光二极管驱动电路采用低成本的高速缓冲器的多路输出并联的方式，通过并不复杂的组合搭建，可以产生高速且相对大的电流脉冲，足以满足种子源激光二极管的驱动需要，从而调制出几到几十毫瓦、窄至3纳秒的种子源信号光。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (7)
1.一种基于缓冲器/线驱动器的激光二极管驱动电路，其特征在于，所述基于缓冲器/线驱动器的激光二极管驱动电路至少包括：
脉冲信号产生单元，用于产生脉冲信号；
与所述脉冲信号产生单元连接的多路缓冲器/线驱动器单元，其至少部分路的输出端互连成互连端；
连接所述互连端的整形单元，用于将所述互连端输出的脉冲信号予以整形后输出；
连接所述整形单元输出端的激光二极管。
2.根据权利要求1所述的基于缓冲器/线驱动器的激光二极管驱动电路，其特征在于：所述多路缓冲器/线驱动器单元中的部分路的输出端互连成正互连端、剩余部分路的输出端互连成负互连端，所述脉冲信号产生单元的正脉冲输出端连接所述多路缓冲器/线驱动器单元中输出端连接成正互连端的各路的输入端、负脉冲输出端连接所述多路缓冲器/线驱动器单元中输出端连接成负互连端的各路的输入端。
3.根据权利要求1所述的基于缓冲器/线驱动器的激光二极管驱动电路，其特征在于：所述脉冲信号产生单元的正脉冲输出端连接到所述多路缓冲器/线驱动器单元中的全部路的输入端，所述多路缓冲器/线驱动器单元中的全部路的输出端互连成正互连端，所述激光二极管的负向端接低电平。
4.根据权利要求1所述的基于缓冲器/线驱动器的激光二极管驱动电路，其特征在于：所述脉冲信号产生单元的负脉冲输出端连接到所述多路缓冲器/线驱动器单元中的全部路的输入端，所述多路缓冲器/线驱动器单元中的全部路的输出端互连成负互连端，所述激光二极管的正向端接高电平。
5.根据权利要求1所述的基于缓冲器/线驱动器的激光二极管驱动电路，其特征在于：所述脉冲信号产生单元的使能脉冲输出端连接到所述多路缓冲器/线驱动器单元中的全部路的使能端，所述多路缓冲器/线驱动器单元中的全部路的输出端互连成正互连端，所述激光二极管的负向端接低电平。
6.根据权利要求1所述的基于缓冲器/线驱动器的激光二极管驱动电路，其特征在于：所述脉冲信号产生单元的使能脉冲输出端连接到所述多路缓冲器/线驱动器单元中的全部路的使能端，所述多路缓冲器/线驱动器单元中的全部路的输出端互连成负互连端，所述激光二极管的正向端接高电平。
7.根据权利要求1所述的基于缓冲器/线驱动器的激光二极管驱动电路，其特征在于：所述脉冲信号产生单元的使能脉冲输出端连接到所述多路缓冲器/线驱动器单元中的全部路的使能端，所述多路缓冲器/线驱动器单元中的部分路的输出端互连成正互连端，所述多路缓冲器/线驱动器单元中的剩余部分路的输出端互连成负互连端。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140312 |