一种TOF激光器的TRTF性能测试系统及其工作方法技术方案

本发明专利技术提供了一种TOF激光器的TRTF性能测试系统及其工作方法，涉及激光器性能测试技术领域，测试系统包括高压稳压电源、信号发生器、高速激光器驱动板、高速PD、示波器及计算机。高速激光器驱动板与TOF激光器连接，且其内设有信号加速电路、功率放大电路、GaN功率管；高压稳压电源用来给高速激光器驱动板提供驱动电压，信号发生器用来发送宽脉宽的脉冲到高速激光器驱动板；高速PD用来采集所述TOF激光器的光信号并传输至所述示波器；示波器将数据传输至计算机，以分析所述TOF激光器的TRTF性能。本发明专利技术提供的TOF激光器的TRTF性能测试系统及其工作方法，能够快速测试TOF激光器的TRTF性能，且测试精度高、结果可靠。结果可靠。结果可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种TOF激光器的TRTF性能测试系统及其工作方法


[0001]本专利技术涉及激光器性能测试
，尤其涉及一种TOF激光器的TRTF性能的测试系统以及工作方法。

技术介绍

[0002]目前，TOF（光飞行时间）激光器的测距能力决定了未来其在更远距离的测试场景下的应用。TOF激光器未来将广泛运用于自动驾驶或辅助驾驶，需要实现100米以上的距离探测及3D成像。为了实现这个目标，就需要激光器达到100A以上的瞬时电流。
[0003]而大电流带来的是TOF激光器的功率大幅提升从而带来过热而损坏的可能；此外，大电流带来的光强也会对人眼造成损害。受到人眼安全和TOF激光器热量的制约，为了让TOF激光器在不伤害人眼和过热损坏的前提下实现更远距离的探测，就需要不断的压缩TOF激光器的平均功率。目前主流的解决思路，就是发送极窄脉宽的大电流脉冲，从而实现瞬时功率巨大而平均功率很小，不至于产生太大的热量和光强，损害激光器或人眼。
[0004]TRTF性能，全称Time of Rise and Time of Fall，是指TOF激光器上升至峰值功率、和从峰值功率下降到0的时间。TRTF性能是评估TOF激光器发送最窄脉冲宽度的主要性能，是半导体激光器的重要性能之一，TRTF时间对TOF激光器的测距能力起到至关重要的作用，因此，测试TOF激光器TRTF性能的需求十分重要，但目前还没有一种测试精度高、效率高且操作方便的测试系统及方法。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术提供了一种TOF激光器的TRTF性能测试系统及其工作方法。
[0006]为实现上述技术效果，本专利技术的技术方案为：一种TOF激光器的TRTF性能测试系统，包括高压稳压电源、信号发生器、高速激光器驱动板、高速PD（光电二极管）、示波器及计算机。
[0007]所述高速激光器驱动板与所述高压稳压电源、所述信号发生器和TOF激光器连接，且高速激光器驱动板内设有信号加速电路、功率放大电路、GaN功率管；所述高压稳压电源用来给高速激光器驱动板提供驱动电压，所述信号发生器用来发送宽脉宽的脉冲到高速激光器驱动板，然后通过所述信号加速电路对所述宽脉宽的脉冲进行加速成窄脉宽的脉冲；所述功率放大电路用于将加速得到的窄脉宽的脉冲进行功率放大，以实现较强的驱动能力，快速驱动所述GaN功率管，进而驱动所述TOF激光器；所述高速PD对应设在所述TOF激光器的上方，用来采集所述TOF激光器的光信号，并将其传输至所述示波器；所述示波器与所述计算机连接，计算机用于接收所述示波器传送的数据，并分析所述TOF激光器的TRTF性能。
[0008]优选的，所述宽脉宽的脉冲的脉宽为100um
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1ms，所述窄脉宽的脉冲的脉宽为5ns
‑
100ns。
[0009]此外，本申请还提供一种TOF激光器的TRTF性能测试系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、采用信号发生器发出宽脉宽的脉冲到高速激光器驱动板；S2、高速激光器驱动板内的信号加速电路将所述宽脉宽的脉冲进行加速，对初始宽脉宽的脉冲信号进行上升沿下降沿的加速，以及调整整体脉宽；S3、所述功率放大电路将加速得到的窄脉宽的脉冲进行功率放大并输出到GaN功率管；以快速驱动所述GaN功率管，进而驱动所述TOF激光器；S4、采用高速PD对TOF激光器输出的光信号进行采集，并通过示波器读取，然后发送到计算机进行运算来测试TOF激光器的TRTF性能。
[0010]优选的，所述步骤S2中，采用一级比较器对初始宽脉宽的脉冲信号的上升沿和下降沿进行加速，通过一级比较器，输入宽脉宽的脉冲信号与1/2 VCC进行比较，超出1/2 VCC的输出高电平，低于1/2 VCC的输出低电平，从而产生上升沿和下降沿均达到ps级的脉冲信号；采用二级比较器对初始宽脉宽的脉冲信号的宽度进行调节，输入的初始宽脉宽的脉冲信号直接发送到比较器A，在RC电路缓冲后发送到比较器B，从而达到脉冲信号宽度达到ns级的目标；其中RC电路缓冲后电压的公式为：Vt=V0 + (V1+V0)*[1
‑
exp(
‑
t/RC)]其中，Vt为t时刻电容上的电压值，V1为电容最终的电压值，V0为初始电压值。
[0011]优选的，所述步骤S2中，所述RC电路上的电阻的大小为100Ω
‑
10kΩ。
[0012]优选的，所述步骤S3中，采用推挽式电路将窄脉宽的脉冲的高电平接VCC，低电平拉到GND，实现对窄脉宽的脉冲进行功率放大，并输出到GaN功率管。
[0013]优选的，所述步骤S4中，所述高速PD的带宽＞1G。
[0014]优选的，所述步骤S4中，所述高速PD采用10%~90%峰值电压的算法对TOF激光器输出的光信号的上升和下降时间进行采集。
[0015]优选的，所述步骤S4中，计算机在同一电压下对n次接收的数据进行平均后，计算平均值，其中n的取值范围为18
‑
25，计算过程为：其中，Tr为上升时间； 为第1次接收的示波器显示峰值的90%的时间点， 为第1次接收的示波器显示峰值的10%的时间点， 为第n次接收的示波器显示峰值的90%的时间点； 为第n次接收的示波器显示峰值的10%的时间点；高压稳压电源输出2~150V供电电压，查看不同电压下TOF激光器的TRTF能力，最终输出TOF激光器的TRTF性能参数表。
[0016]本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种TOF激光器的TRTF性能测试系统及其工作方法，测试系统包括高压稳压电源、信号发生器、高速激光器驱动板、高速PD、示波器及计算机，能够快速测试
TOF激光器的TRTF性能，且测试精度高、结果可靠。
附图说明
[0017]图1是本专利技术的结构示意图，图2为信号加速电路示意图，图3为宽脉宽的脉冲与窄脉宽的脉冲波形对比图，图4为功率放大电路示意图，图5为计算机对接收数据的处理过程示意图。
[0018]图中：1 信号发生器，2高速激光器驱动板，3高速PD，4高压稳压电源，5示波器，6计算机，7一级比较器，8二级比较器，a初始宽脉宽的脉冲波形，b窄脉宽的脉冲波形，c一级比较器调节后的脉冲波形，d窄脉宽的脉冲经功率放大后的脉冲波形。
具体实施方式
[0019]下面结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0020]见图1至图4，一种TOF激光器的TRTF性能测试系统，包括高压稳压电源4、信号发生器1、高速激光器驱动板2、高速PD 3、示波器5及计算机6。信号发生器1与高速激光器驱动板2之间通过信号发生器输出线（SMA线，50Ω）连接，高速激光器驱动板2与高压稳压电源4之间通过高压电源供电线（双绞线，220V耐压）连接，高速PD 3与示波器5之间通过PD采集信号输出线（SMA线，50Ω）连接，示波器5与计算机6之间通过示波器信号线（USB线）连接。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TOF激光器的TRTF性能测试系统，其特征在于，包括高压稳压电源、信号发生器、高速激光器驱动板、高速PD、示波器及计算机；所述高速激光器驱动板与所述高压稳压电源、所述信号发生器和TOF激光器连接，且高速激光器驱动板内设有信号加速电路、功率放大电路、GaN功率管；所述高压稳压电源用来给高速激光器驱动板提供驱动电压，所述信号发生器用来发送宽脉宽的脉冲到高速激光器驱动板，然后通过所述信号加速电路对所述宽脉宽的脉冲进行加速成窄脉宽的脉冲；所述功率放大电路用于将加速得到的窄脉宽的脉冲进行功率放大，以实现较强的驱动能力，快速驱动所述GaN功率管，进而驱动所述TOF激光器；所述高速PD对应设在所述TOF激光器的上方，用来采集所述TOF激光器的光信号，并将其传输至所述示波器；所述示波器与所述计算机连接，计算机用于接收所述示波器传送的数据，并分析所述TOF激光器的TRTF性能。2.根据权利要求1所述的TOF激光器的TRTF性能测试系统，其特征在于，所述宽脉宽的脉冲的脉宽为100um
‑
1ms，所述窄脉宽的脉冲的脉宽为5ns
‑
100ns。3.根据权利要求1
‑
2任一所述的TOF激光器的TRTF性能测试系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、采用信号发生器发出宽脉宽的脉冲到高速激光器驱动板；S2、高速激光器驱动板内的信号加速电路将所述宽脉宽的脉冲进行加速，对初始宽脉宽的脉冲信号进行上升沿下降沿的加速，以及调整整体脉宽；S3、所述功率放大电路将加速得到的窄脉宽的脉冲进行功率放大并输出到GaN功率管；以快速驱动所述GaN功率管，进而驱动所述TOF激光器；S4、采用高速PD对TOF激光器输出的光信号进行采集，并通过示波器读取，然后发送到计算机进行运算来测试TOF激光器的TRTF性能。4.根据权利要求3所述的TOF激光器的TRTF性能测试系统的工作方法，其特征在于，所述步骤S2中，采用一级比较器对初始宽脉宽的脉冲信号的上升沿和下降沿进行加速，通过一级比较器，输入宽脉宽的脉冲信号与1/2 VCC进行比较，...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛斌，
申请(专利权)人：柯泰光芯常州测试技术有限公司，
类型：发明
国别省市：