一种大功率窄脉冲半导体激光器测试台的研制

大功率窄脉冲半导体激光器主要光电性能参数为:输出峰值光功率、阈值电流、正向电压、上升时间、峰值波长、光谱半宽、半强度角。根据激光制导系统对大功率窄脉冲激光器参数的特殊测试要求,研制一种大功率窄脉冲激光器测试平台,将小型化大功率激励器功放模块、大范围可调DC-DC模块、信号源板、激光器座、光学准直镜集成在一个平台上,与峰值功率计、光谱仪、CCD摄像机等仪器配合,可测出大功率窄脉冲激光器的峰值功率、峰值波长及波长随温度变化的漂移特性、发光芯均匀性等参数。介绍了大功率窄脉冲激光器测试台的特点,并对测试结果作了论述。

用于纳秒级窄脉冲工作的大功率半导体激光器模块

介绍了一种将脉冲半导体激光器发射系统中的脉冲整形电路、驱动电路、激光器保护电路、激光器集成封装成一个激光器模块的方式。当激光器工作于纳秒级窄脉冲状态下时,激光器封装引腿产生的电抗会使得耦合进激光器的脉冲波形劣化,导致能量损失。为得到上升时间短,波形半宽窄,峰值功率大的光输出,改进了激光器管芯的结构并采用混合光电子集成的方式将驱动电路和激光器管芯封装在一个模块内,使得窄脉冲电信号高效地耦合进半导体管芯。分析验证表明,改进后的激光器模块的各项输出参数均得到改善。同等条件下,改进后的模块在光脉冲宽度为4.5 ns时,峰值功率比单独封装激光器提高6倍多。测试了激光器模块U-P曲线,得到了脉冲宽度7 ns左右,峰值光功率176 W的光脉冲输出。

一种用于高速成像的905nm窄脉冲大功率半导体激光器阵列

为了克服高速成像系统在曝光时间很短的情况下,难以理想成像的问题,它基于波长为905nm的SPL LL90_3激光二极管,提出了一种用脉冲半导体激光器阵列光源作辅助照明的方法。理论上计算了一定距离理想成像所需的能量,基于多倾斜高斯光束叠加实现均匀化的原理,设计了一种结构简单,光强均匀性好,脉宽为200ns,峰值功率达到1 120 W的脉冲半导体激光器阵列。通过ZEMAX光学仿真在500mm处的光强分布并实验验证,同时研究设计了脉冲大功率半导体激光器阵列的驱动电路,选用MC1362高速相机,做了在2μs的曝光时间内借助脉冲大功率半导体激光器阵列光源可否理想成像的验证实验。实验显示成像效果良好,方案具有现实可行性,适合作为高速成像的照明系统。

一种纳秒级半导体激光器集成微模块

为提升半导体激光器在高重频下工作的稳定性,并满足模块高集成度的需求,研制了一款纳秒级半导体激光器集成微模块。该微模块包括半导体激光器芯片、装载激光器芯片的基板以及驱动电路。在基板侧面设计金属化过孔,将半导体激光器芯片的电极从基板侧面引出,实现了激光的垂直发射;采用球栅阵列(BGA)封装GaN HEMT和GaN驱动器,优化电路布局和半导体激光器的回流路径,减小寄生电感,实现了1 ns的发光脉冲宽度,工作重频达到了1 MHz;同时,发光脉冲信号的前沿抖动度小于60 ps,脉冲宽度抖动度小于200 ps,表明其具有较高的稳定性。最后,采用高透明、耐高温的灌封胶对该微模块实现集成化封装,整体尺寸仅为6mm×5mm×2.6mm。

980nm大功率高阶光栅锥形半导体激光器

为了获得高功率、窄线宽和近衍射极限输出的半导体激光器,采用高阶光栅(high order Bragg gratings,HOBGs)和主控振荡功率放大器(Master Oscillator Power-Amplifier,MOPA)结构,成功研制出一种980 nm波段的HOBGs-MOPA半导体激光器。该激光器采用周期为11.37μm的高阶光栅进行光模式选择,通过锥角为6°的锥形波导将单模激光功率放大,实现了输出功率2.8 W,3 dB光谱线宽31 pm,光束质量因子M2为2.51的窄线宽激光输出。

半导体激光器的大电流窄脉冲驱动电路的研究

介绍利用高频小功率晶体管的雪崩效应设计激光器的大电流窄脉冲驱动电路 ,对该电路建立了数学模型 ,并对电路参数进行了仿真。实验制作了产生宽度约为 10 ns,峰值约 2 0 A的脉冲驱动电路。仿真结果与实验相吻合 ,因此 ,对实际应用有一定的指导意义。

高功率窄脉冲半导体激光器模块的研究

为获得脉冲宽度窄、前沿上升速度快的大功率激光输出,以提高激光引信等武器装备抗干扰的性能,设计出了一种由高压电源、驱动电路及多管芯激光器组成的高功率窄脉冲半导体激光器模块。激光器采用多管芯串并联组合发光的方式,驱动电路部分实现高压储能放电,使用了高速开关断器件MOSFET作为LD放电回路的开关,应用板载技术进行封装。在较大光功率输出的同时,脉冲波形宽度更窄、前沿上升速度更快。最后经Or CAD/Pspice软件进行仿真分析。实验结果表明,模块实现了高功率窄脉冲的激光输出,得到脉冲宽度为8ns、上升时间为2ns的窄脉冲,最大输出功率可达200W。

半导体激光器生成双波长超窄脉冲的实验研究

描述了一种用腔外注入方式调制增益的法布里珀罗半导体激光器产生双波长超窄脉冲的简单方法。腔外注入功能部分包含一个直流工作的法布里珀罗半导体激光器、一个 3dB光耦合器和两个布喇格型光纤光栅。双波长的选择和间距通过调节光栅来实现。文中描述的系统实现了在 10nm的调节范围内边模压制率优于 17dB的理想结果。整个系统简单、成本低。

窄脉冲大电流半导体激光器驱动的研究

比较了半导体激光器驱动的几种设计方案,提出一种新的以VMOS功率场效应管为核心的半导体激光器的驱动方案, 设计了脉宽可调,重复频率可选,具有恒温控制的激励器。

窄脉冲半导体激光器驱动电路的设计与仿真试验

高速窄脉冲激光器因为其高功率密度和高时间分辨率,在激光测距和激光探测领域被广泛应用。论文介绍了窄脉冲激光器的工作原理,设计出基于特定半导体激光二极管的驱动电路。便携式移动设备多为电池供电,低功耗是设计的另一个主要方向。通过仿真和样机测试,证明可行性。

窄脉冲大电流半导体激光器驱动电路设计与仿真

设计出了一种窄脉冲大电流的半导体脉冲激光器驱动电路,并对电路进行理论分析以及Multisim仿真研究。相比以往研究,本仿真研究中考虑了电路和LD本身的寄生参数,使得仿真与实际电路更加吻合。该电路结构简单,采用了专用的MOSFET硬件关断加速电路和电容充放电方式向负载提供瞬时窄脉冲大电流的脉冲输出,脉冲宽度低于2.5ns,上升时间低于3.5ns,峰值电流超过20A。

基于LDMOS的可调窄脉冲半导体激光器驱动源研究

介绍了一种利用横向双扩散金属氧化物半导体（LDMOS）作为开关器件驱动激光半导体的设计方法。通过对半导体激光器驱动电路原理的分析,并结合PSPICE建立射频功率晶体管的电路模型,经过理论分析和计算从而获得更优化的驱动电路;采用高速电流反馈型运算放大器构成电流串联负反馈电路从而得到稳定的输出电流,有效地提高了窄脉冲信号的转换速率和频响特性。实验结果表明,半导体激光器输出电流脉宽20 ns-CW可调,上升和下降时间小于10 ns,幅度最高可达2 A,重复频率为0~10 MHz。实验结果验证了设计思路的可行性,进一步提高了半导体激光器的输出指标。

16线集成窄脉冲半导体激光器模块的研制

为提高激光雷达系统的探测距离和空间探测精度,并减少其体积及成本,研制了一款16线集成窄脉冲半导体激光器模块,该模块主要包括高密度排列的激光器芯片、集成驱动电路及光电混合集成封装结构。采用三层发光纳米堆叠激光器芯片及高精度贴片工艺实现16线激光器贴装;采用结电容和开关损耗较小的新型GaN功率器件实现窄脉冲驱动电路;将激光器芯片与电路封装在同一管壳内,减小分布电感;采用能量压缩技术实现了16线单独可控,获得了高功率(70 W)、窄脉冲(6 ns)和低功耗(4 W)的优良性能。与传统采用分立式器件的激光雷达系统相比,该模块能够将系统探测距离和空间探测精度均提高将近50%。

半导体激光器(LD)的大电流窄脉冲驱动源

本文介绍了一种不受开关管速度限制的,基于电容充电原理的,实现LD大电流窄脉冲的驱动电路。

高密度封装垂直出射窄脉冲半导体激光模块

针对采用边发射半导体激光器芯片进行多线集成窄脉冲半导体激光模块设计时,存在激光器芯片的排布位置受限、排列密度受限及发射板光轴方向尺寸较大等问题,研制了高密度封装垂直出射窄脉冲半导体激光模块。首先分析了寄生参数对驱动能力的影响,通过减小寄生电感和寄生电阻以获得高峰值窄脉冲驱动电流;然后进行芯组设计,通过设计侧面金属化陶瓷载体,将激光器芯片电极从陶瓷载体侧面引出,该结构将激光器芯片出光方向旋转90°,实现了激光垂直板面出射和板面自由排布,同时极大地压缩了光轴方向尺寸;最后将芯组和驱动电路进行整体设计,在密集排列的同时兼顾关键电路的均匀布局,实现了16线激光器芯片0.7 mm间隔的高密度排布和垂直板面出光。测试结果显示,模块的单路峰值输出功率约为80 W,脉冲宽度约为6 ns,功率不一致性≤5%。

半导体激光器驱动电路设计

半导体激光驱动电路是激光引信的重要组成部分。根据半导体激光器特点,指出设计驱动电路时应当注意的问题,并设计了一款低功耗、小体积的驱动电路。通过仿真和试验证明该电路能够满足设计需求,对类似电路设计有很好的借鉴作用。

窄脉冲阵列激光器峰值功率测试的研究

窄脉冲半导体激光器阵列输出的峰值功率必须准确测量,测量精度直接关系到光电系统的质量。本文介绍一种基于对数放大技术和8051F020单片机,采用脉冲展宽和峰值保持原理,通过快速放电复零从而直接测量窄脉冲阵列半导体激光器峰值功率的方法。测试结果表明,标定误差小于3%,测量准确度高,重复测量误差都在±1.7%之内。该测量方法研制的仪器具备便携、测试速度快、成本低的特点,并具有波形输出接口,适合空间有限的快速检测需求。

LD脉冲侧面泵浦Nd：YAG电光调Q低重频窄脉宽紫外激光器

介绍了在1～20Hz电光调Q情况下,半导体脉冲激光侧面泵浦Nd:YAG晶体腔外四倍频266nm紫外激光器的输出特性.实验采用直腔结构,在腔外分别利用KTP和BBO晶体产生532nm倍频绿光、266nm四倍频紫外激光.当泵浦电流为120A、重复率为1Hz时,266nm紫外激光最大单脉冲能量为15.4mJ、脉宽8ns,峰值功率高达1.93mW;重复率20Hz时,获得了最大平均功率为156.2mW的266nm紫外激光输出,四倍频的转换效率为10.63%.同时利用一组分光镜,获得了352mW的532nm脉冲绿光和423mW的1064nm脉冲红外光输出.

碱蒸气激光半导体泵浦源谱宽压窄

笑脸效应严重制约大功率半导体激光器输出谱宽压窄。为避免笑脸效应,以中心波长780nm单宽面源大功率半导体激光器为研究对象,利用利特曼外腔结构,优化外腔参数,在激光器自由运转19W时,获得11.5W、外腔效率达61%的窄线宽输出。将窄线宽输出激光通过长25cm,80kPa乙烷、110℃的铷池,96.7%的泵浦光被吸收,通过与理论模型对比,推断半导体激光器的输出谱宽为15GHz(0.03nm)。

适用于激光引信的脉冲半导体激光电源研制

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MOSFET管作为开关,设计出相应的高速开关控制电路,在常规的24V供电时,驱动电源提供重复率20KHz,激光峰值功率30W,上升沿时间为3.4ns,脉宽为7.2ns的脉冲信号,为有效的提高激光引信定距精度、抗干扰能力提供了有力保证。