一种纳秒窄脉冲激光的驱动装置、发射系统及驱动方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种纳秒窄脉冲激光的驱动装置、发射系统和驱动方法。一种纳秒窄脉冲激光的驱动装置包括：栅极驱动单元和全桥电路；其中：栅极驱动单元，用于将输入到栅极驱动单元的信号进行放大，放大到足以驱动后级全桥电路中的MOSFET；全桥电路，其由PMOSFET和NMOSFET组成，用于将栅极驱动单元的输出信号再次进行放大，产生激光驱动信号，所述激光驱动信号足以驱动激光二极管。本发明专利技术能够利用常用的、性能较弱的、价格低廉的栅极驱动器和全桥电路这类常用器件，替代专用的、性能较强的、价格较高的栅极驱动器和功率器件组合，具有成本低和性价比较高的优点。

Driving device, transmitting system and driving method of a nanosecond narrow pulse laser

【技术实现步骤摘要】
一种纳秒窄脉冲激光的驱动装置、发射系统及驱动方法
本专利技术关于激光器驱动
，尤其涉及一种纳秒窄脉冲激光的驱动装置、发射系统及驱动方法。
技术介绍
激光是20世纪以来继核能、电脑、半导体之后，人类的又一重大专利技术，被称“最快的刀”，“最准的尺”、“最亮的光”。纳秒激光是激光的一种，其特征在于其输出的光是脉冲光，光脉冲的持续时间在纳秒级别。纳秒级激光技术在军工、制造、医疗、汽车等领域得到了广泛的应用，纳秒激光可以用于激光雷达、激光制导、激光测距、激光打标、激光手术刀和激光美容等场合。传统纳秒窄脉冲激光的驱动电路的设计，需要用到专用的、性能较强的、价格较高的栅极驱动器和功率器件组合，通过栅极驱动器驱动功率器件，产生大电流的纳秒级脉冲，功率器件作为激光驱动的开关控制输出的脉冲。在传统的纳秒窄脉冲激光的驱动电路中，对栅极驱动器性能的需求很高，这决定了传统纳秒光脉冲的发射方案成本高昂，性价比低。目前亟需设计一种低成本的纳秒窄脉冲激光驱动电路及纳秒窄脉冲激光系统，实现低成本纳秒激光光源的量产化。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种纳秒窄脉冲激光的驱动装置、发射系统及驱动方法，能有效降低纳秒激光光源的生产成本，实现低成本量产化。根据本专利技术的一个专利技术目的，提供一种纳秒窄脉冲激光的驱动装置，该纳秒窄脉冲激光驱动装置包括栅极驱动单元和全桥电路，其中：栅极驱动单元用于将输入到栅极驱动单元的信号进行放大，放大到足以驱动后级全桥电路中的MOSFET；栅极驱动单元包括第一栅极驱动器和第二栅极驱动器，第一栅极驱动器和第二栅极驱动器中至少包含功率放大电路；全桥电路与栅极驱动单元相连，全桥电路用于将栅极驱动单元的输出信号再次进行放大，产生激光驱动信号，激光驱动信号足以驱动激光二极管；全桥电路的两个桥臂有PMOSFET和NMOSFET组成，全桥电路的桥臂分别与第一栅极驱动器和第二栅极驱动器相连。在本专利技术中，全桥电路的两个桥臂采用PMOSFET和NMOSFET组成，无论全桥电路的两个桥臂输入高电平或者低电平，全桥都不会出现短路现象，有利于提高全桥电路的寿命，增强纳秒窄脉冲激光驱动装置的稳定性。本专利技术还提供一种纳秒窄脉冲激光发射系统，包括输入信号单元，栅极驱动单元，全桥电路和激光二极管。其中，输入信号单元用于产生第一输入信号和第二输入信号，第二输入信号较第一输入信号延时dt，其中延时dt为纳秒级；栅极驱动单元，其与输入信号单元相连，栅极驱动单元用于将输入信号单元的输入信号进行放大，栅极驱动单元包括第一栅极驱动器和第二栅极驱动器，第一栅极驱动器和第二栅极驱动器中至少包含功率放大电路；全桥电路，其与栅极驱动单元相连，全桥电路用于将栅极驱动单元的输出信号再次进行放大，产生激光驱动信号，产生的激光驱动信号足以驱动激光二极管，全桥电路的两个桥臂由PMOSFET和NMOSFET组成，全桥电路的桥臂分别与第一栅极驱动器和第二栅极驱动器相连；激光二极管，其与全桥电路相连，激光二极管用于将电能转化为光能，产生激光脉冲信号。在该纳秒窄脉冲激光发射系统中，一个输入信号周期内，只有dt的时间中激光二极管处于导通状态，激光脉冲信号的脉冲宽度为dt。本专利技术中采用两个低速的输入信号产生较高速度的光脉冲输出信号，利用常用器件栅极驱动器和全桥电路取代专用的、性能较强的、价格较高的栅极驱动器和功率器件组合，降低了成本，且能满足高可靠性。优选地，在本专利技术的纳秒窄脉冲激光发射系统中，第一输入信号和第二输入信号为电压数字信号。优选地，在本专利技术的纳秒窄脉冲激光发射系统中，第一输入信号和第二输入信号为矩形波信号。优选地，在本专利技术的纳秒窄脉冲激光发射系统中，第二输入信号由第一输入信号通过RC电路或者器件延时产生。优选地，在本专利技术的纳秒窄脉冲激光发射系统中，激光二极管包含下列之一：垂直腔面发射激光器、面射型激光二极管、边射型激光二极管。优选地，在本专利技术的纳秒窄脉冲激光发射系统中，激光脉冲信号的脉冲宽度为第二输入信号相较于第一输入信号的延时dt。本专利技术还提供一种纳秒窄脉冲激光驱动方法，该纳秒窄脉冲激光驱动方法包含以下步骤：激光驱动信号生成步骤，将两个输入信号分别输入两个栅极驱动器，两个输入信号之间的延时为dt，栅极驱动器将接收到的输入信号进行放大，产生两个放大后的信号能驱动后级全桥电路中的MOSFET；将栅极驱动器的放大信号分别输入到全桥电路的两个桥臂，通过全桥电路产生激光驱动信号，所述激光驱动信号足以驱动激光二极管；输出步骤，将所述激光驱动信号输出到激光二极管。附图说明图1为纳秒窄脉冲激光的发射系统示意图。具体实施方式本专利技术将详细描述一些实施例如下。然而，除了所揭露的实施例外，本专利技术的范围并不受该些实施例的限定，乃以其后的申请专利范围为准。而为了提供更清楚的描述及使该项技艺的普通人员能理解本专利技术的
技术实现思路
，图示内各部分并没有依照其相对的尺寸进行绘图，某些尺寸或其他相关尺度的比例可能被凸显出来而显得夸张，且不相关的细节部分并没有完全绘出，以求图示的简洁。如图1中所示，图1为本专利技术一实施例的纳秒窄脉冲激光发射系统的示意图。该纳秒窄脉冲激光发射系统包输入信号单元01，栅极驱动单元02，全桥电路03和激光二极管04。输入信号单元01中包含第一输入信号01-1和第二输入信号01-2，第一输入信号01-1与第二输入信号01-2频率、波形和幅度均相同，第二输入信号01-2相对于第一输入信号01-1有时间为dt的延时。第二输入信号01-2可以由第一输入信号01-1延时产生，该延时通过RC电路实现，或者通过其他器件的器件延时实现，如通过逻辑门延时产生或者通过D型触发器级联。在本实施例中，第一输入信号01-1和第二输入信号01-2均为矩形波。栅极驱动单元02中包含第一栅极驱动器02-1和第二栅极驱动器02-2，第一栅极驱动器02-1和栅极驱动器02-2中均至少包含功率放大电路，用于将输入的信号进行放大。其中，第一输入信号01-1输入第一栅极驱动器02-1，第二输入信号01-2输入第二栅极驱动器02-2，第一栅极驱动器02-1和第二栅极驱动器02-2分别将第一输入信号01-1和第二输入信号01-2放大到足以驱动后级全桥电路中的MOSFET（Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管）。全桥电路03用于将栅极驱动单元02的输出信号再次进行放大，产生激光驱动信号，该激光驱动信号足以驱动后级的激光二极管。全桥电路03由PMOS管Q1，NMOS管Q2，PMOS管Q3和NMOS管Q4组成。桥臂上的4个场效应管相当于四个开关，P型管在栅极为低电平时导通，高电平时关闭；N型管在栅极为高电平时导通，低电平时关闭。当第一栅极驱动器02-1输入高电平，第二栅极驱动器02-2输入低电平时，Q2和Q3导通，Q1和Q4关闭，此时，负载端B点的电位高于A点电位；当第一栅极驱动器02-1输入低电平，第二栅极驱动器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳秒窄脉冲激光的驱动装置，其特征在于，包括：栅极驱动单元和全桥电路；其中：/n栅极驱动单元，用于将输入到栅极驱动单元的信号进行放大，放大到足以驱动后级全桥电路中的MOSFET；所述栅极驱动单元包括第一栅极驱动器和第二栅极驱动器，所述第一栅极驱动器和第二栅极驱动器中至少包含功率放大电路；/n全桥电路，所述全桥电路与所述栅极驱动单元相连；所述全桥电路用于将栅极驱动单元的输出信号再次进行放大，产生激光驱动信号，所述激光驱动信号足以驱动激光二极管；所述全桥电路的两个桥臂由PMOSFET和NMOSFET组成；所述全桥电路的桥臂分别与第一栅极驱动器和第二栅极驱动器相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳秒窄脉冲激光的驱动装置，其特征在于，包括：栅极驱动单元和全桥电路；其中：
栅极驱动单元，用于将输入到栅极驱动单元的信号进行放大，放大到足以驱动后级全桥电路中的MOSFET；所述栅极驱动单元包括第一栅极驱动器和第二栅极驱动器，所述第一栅极驱动器和第二栅极驱动器中至少包含功率放大电路；
全桥电路，所述全桥电路与所述栅极驱动单元相连；所述全桥电路用于将栅极驱动单元的输出信号再次进行放大，产生激光驱动信号，所述激光驱动信号足以驱动激光二极管；所述全桥电路的两个桥臂由PMOSFET和NMOSFET组成；所述全桥电路的桥臂分别与第一栅极驱动器和第二栅极驱动器相连。


2.一种纳秒窄脉冲激光发射系统，其特征在于，包括：
输入信号单元，用于产生第一输入信号和第二输入信号，所述第二输入信号较第一输入信号延时dt，所述延时dt为纳秒级；
栅极驱动单元，所述栅极驱动单元与所述输入信号单元相连；所述栅极驱动单元用于将输入信号单元的输入信号进行放大；所述栅极驱动单元包括第一栅极驱动器和第二栅极驱动器，所述第一栅极驱动器和第二栅极驱动器中至少包含功率放大电路；
全桥电路，所述全桥电路与所述栅极驱动单元相连；所述全桥电路用于将栅极驱动单元的输出信号再次进行放大，产生激光驱动信号，所述激光驱动信号足以驱动激光二极管；所述全桥电路的两个桥臂由PMOSFET和NMOSFET组成；所述全桥电路的桥臂分别与第一栅极驱动器和第二栅极驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹晓康，李成，俞坤治，黄晓林，
申请(专利权)人：南京芯视界微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32