一种高速极窄脉冲激光驱动装置及应用制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种高速极窄脉冲激光驱动装置，具有与投射模块依次连接的脉冲产生电路和功率放大电路；所述脉冲产生电路包括：信号处理模块，用于根据接收的触发信号产生两路具有时延t且相位相反的脉冲信号；整形电路，分别对两路脉冲信号进行整形；差分信号比较器，用于对整形后的两路脉冲信号进行与门处理，得到宽度为t的脉冲信号；所述功率放大电路用于对脉冲产生电路输出的脉冲信号进行放大，并驱动投射模块发出激光光束。本发明专利技术还公开一种高频极窄脉冲激光投射及接收系统，由上述高速极窄脉冲激光驱动装置驱动投射模块出射光束。

【技术实现步骤摘要】
一种高速极窄脉冲激光驱动装置及应用
本专利技术涉及激光器驱动
，尤其涉及一种高频极窄脉冲激光投射及接收系统。
技术介绍
近年来，随着量子信息科学的兴起以及超灵敏光谱学的发展，单光子探测器技术在其中扮演着越来越重要的作用。光子探测的核心器件，单光子雪崩二极管又称SPAD，因为其雪崩增益大，响应速度快，探测效率高，质量轻，体积小，功耗低等优势，可以集成SPAD阵列探测器，获取时间和空间信息，在3D成像，光探测领域得到广泛应用。激光作为20世纪出现的技术，经过几十年的发展，已经在军工、制造、医疗、汽车等领域得到了广泛的应用。如公开号为CN102709801B和CN105680314A的专利申请文件描述的激光器，纳秒激光是激光的一种，其输出的光是脉冲光，光脉冲的持续时间在纳秒级别。纳秒激光可以用于激光测距、激光雷达、激光打标、激光制导、激光手术刀等。纳秒脉冲激光和单光子探测技术的结合，近几年在3D成像，物体建模，AR，VR等领域上有所应用。如何得到稳定的更窄的脉冲激光，同时结合高速的光子计数技术，是3D成像方案中需要解决的一个问题。它可从光子层面进行探测，并能以纳秒速度运行，为增强现实及更广泛的领域开启无尽可能。
技术实现思路
为了实现得到稳定的脉冲激光，同时使得脉冲的脉宽可控，结合高速单光子探测计数技术，本专利技术提出一种高速窄脉宽激光驱动装置，具体技术方案如下：一种高速极窄脉冲激光驱动装置，具有与投射模块依次连接的脉冲产生电路和功率放大电路；所述脉冲产生电路包括：信号处理模块，用于根据接收的触发信号产生两路具有时延t且相位相反的脉冲信号；整形电路，分别对两路脉冲信号进行整形；差分信号比较器，用于对整形后的两路脉冲信号进行与门处理，得到宽度为t的脉冲信号；所述功率放大电路用于对脉冲产生电路输出的脉冲信号进行放大，并驱动投射模块发出激光光束。作为优选的，所述两路脉冲信号的脉冲宽度为10～50纳秒，两路信号的幅值、频率、脉宽相同，相位相反。作为优选的，第二路脉冲信号是在第一路脉冲信号的t延时后发出，其中t为任意可编程的延时。作为优选的，所述功率放大电路包括：信号转换器，将脉冲产生电路输出的脉冲信号转换为COMS信号；功率放大驱动电路，将所述的COMS信号放大后驱动投射模块发出激光光束。根据上述的高速极窄脉冲激光驱动装置，本专利技术还公开一种高频极窄脉冲激光投射及接收系统，可用于3D成像测距。一种高频极窄脉冲激光投射及接收系统，包括投射模块和接收模块，设有与所述接收模块连接的控制电路，用于发出触发信号；具有与投射模块依次连接的脉冲产生电路和功率放大电路；所述脉冲产生电路包括：信号处理模块，用于根据接收的触发信号产生两路具有时延t且相位相反的脉冲信号；整形电路，分别对两路脉冲信号进行整形；差分信号比较器，用于对整形后的两路脉冲信号进行与门处理，得到宽度为t的脉冲信号；所述功率放大电路用于对脉冲产生电路输出的脉冲信号进行放大，并驱动投射模块发出激光光束。作为优选的，所述两路脉冲信号的脉冲宽度为10～50纳秒，两路信号的幅值、频率、脉宽相同，相位相反。作为优选的，第二路脉冲信号是在第一路脉冲信号的t延时后发出，其中t为任意可编程的延时。作为优选的，所述功率放大电路包括：信号转换器，将脉冲产生电路输出的脉冲信号转换为COMS信号；功率放大驱动电路，将所述的COMS信号放大后驱动投射模块发出激光光束。作为优选的，所述投射模块具体包括：激光发射器件，激光供电电路和GaNGate高速开关；GaNGate高速开关与激光发射器件为电路串联，配合激光供电电路共同构成激光光源的工作回路，GaNGate高速开关根据功率放大电路输出的放大信号，控制激光发射器件产生出射光束。作为优选的，所述接收模块具体包括：接收镜头，滤光片和接收芯片；所述接收芯片采用单光子雪崩二极管SPAD阵列芯片。附图说明图1为本专利技术中一种用于SPAD阵列成像的高速极窄脉宽激光驱动系统示意图；图2为本专利技术实施例中的极窄脉冲产生电路示意图；图3为本专利技术实施例中的极窄脉冲产生电路工作驱动时序示意图；图4为本专利技术实施例中的功率放大电路示意图；图5为本专利技术实施例中的激光投射模块示意图；图6为本专利技术实施例中的接收模块示意图。具体实施方式在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术并不限于下面公开的具体实施例的限制。下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。如图1所示，本实施例提供一种高频极窄脉冲激光投射及接收系统，可用于3D成像测距，包括：脉冲产生电路10，功率放大电路20，投射模块30和接收模块40。接收模块40首先发出触发信号100，经过控制电路传输给脉冲产生电路10，生成系统所需的差分信号400，再经过功率放大电路20，产生具备一定驱动能力的放大信号402，进而驱动投射器模块30工作，发出出射光束500，经过前方目标物体表面反射后，形成反射光束501，被接收模块40采集并形成反馈信号600，根据该反馈信号，系统可以进行3D成像测距。如图2所示，是基于本实施例的脉冲产生电路10的详细框架图，主要包含信号处理模块1010、整形电路1020、整形电路1030、信号差分比较器1040。接收模块40生成的触发信号100在经过信号处理模块1010后，会产生两路等脉宽的反向差分信号，即是如图3所示的第一路脉冲信号200、第二路脉冲信号300，两路信号之间具有时延t，例如在A时刻产生了第一路脉冲信号200，紧接着在A+t时刻产生相位相反的第二路脉冲信号300。两路脉冲信号再分别经过整形电路1020和整形电路1030，其作用是减少脉冲信号的上升和下降时间，使信号更为规整，以便减少后续电路产生的次波振荡、杂波干扰等。经过整形后，两路信号到达差分信号比较器1040，对两路信号进行与门处理，最终得到宽度为t的信号400，如图3所示。其中，第一路脉冲信号200、第二路脉冲300的脉冲宽度可以是几十纳秒级别，本实施例优选使用10～50纳秒，两路信号的幅值、频率、脉宽相同，相位相反。第二路脉冲信号300是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速极窄脉冲激光驱动装置，其特征在于，具有与投射模块依次连接的脉冲产生电路和功率放大电路；/n所述脉冲产生电路包括：/n信号处理模块，用于根据接收的触发信号产生两路具有时延t且相位相反的脉冲信号；/n整形电路，分别对两路脉冲信号进行整形；/n差分信号比较器，用于对整形后的两路脉冲信号进行与门处理，得到宽度为t的脉冲信号；/n所述功率放大电路用于对脉冲产生电路输出的脉冲信号进行放大，并驱动投射模块发出激光光束。/n

【技术特征摘要】
1.一种高速极窄脉冲激光驱动装置，其特征在于，具有与投射模块依次连接的脉冲产生电路和功率放大电路；
所述脉冲产生电路包括：
信号处理模块，用于根据接收的触发信号产生两路具有时延t且相位相反的脉冲信号；
整形电路，分别对两路脉冲信号进行整形；
差分信号比较器，用于对整形后的两路脉冲信号进行与门处理，得到宽度为t的脉冲信号；
所述功率放大电路用于对脉冲产生电路输出的脉冲信号进行放大，并驱动投射模块发出激光光束。


2.根据权利要求1所述的高速极窄脉冲激光驱动装置，其特征在于，所述两路脉冲信号的脉冲宽度为10～50纳秒，两路信号的幅值、频率、脉宽相同，相位相反。


3.根据权利要求1所述的高速极窄脉冲激光驱动装置，其特征在于，第二路脉冲信号是在第一路脉冲信号的t延时后发出，其中t为任意可编程的延时。


4.根据权利要求1所述的高速极窄脉冲激光驱动装置，其特征在于，所述功率放大电路包括：
信号转换器，将脉冲产生电路输出的脉冲信号转换为COMS信号；
功率放大驱动电路，将所述的COMS信号放大后驱动投射模块发出激光光束。


5.一种高频极窄脉冲激光投射及接收系统，包括投射模块和接收模块，设有与所述接收模块连接的控制电路，用于发出触发信号；其特征在于：具有与投射模块依次连接的脉冲产生电路和功率放大电路；
所述脉冲产生电路包括：
信号处理模块，用于根据接收的触发信号产生两路具有时延t且相位相反的脉冲信号；
整形...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊君，陈驰，申小红，李安，
申请(专利权)人：深圳市安思疆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44