摘要

通过将正向电流脉冲直接施加到阳极和阴极引脚来驱动脉冲激光二极管（一般阴极引脚较短）。要产生足够短（达到100 ns）和足够高（最高 75 A）电流脉冲，需要合适的激光二极管驱动器。（基于OSRAM SPL PLxx系列产品） 

01 激光二极管驱动器的电路设计

关于驱动电路的重要标准是电流脉冲的幅度、宽度和重复频率的组合。实现具有高电流和高重复率的短脉冲输出：

脉冲宽度从 4 ns 到 100 ns

峰值电流高达 120 A

重复频率高达 50 kHz

脉冲激光驱动由一个电容为 C 的电容器和一个将电容器的电荷释放到激光器的开关组成。电容器的充电在两个激光脉冲之间进行。MOSFET、雪崩二极管或 GaN FET 可用作开关。图 1 显示了使用 n 沟道 MOSFET 作为低侧开关的脉冲发生器电路的简化示意图。

图 1：脉冲激光驱动器电路示意图，电容器 C1 用于存储电能，MOSFET 作为开关。

存储电容 C 的简单近似值是：

C x U = I p x t p ………………（1）

增加 C 的值会增加电流脉冲  t p  的宽度和电流 I p 的峰值幅度。通过增加工作电压 U 电流脉冲的幅度增加（实际上，同时电流脉冲的宽度略有减小，因为晶体管的导通电阻减小）。尽量减少电路的电感非常重要。因此，必须使用低损耗射频电容器（陶瓷芯片电容器）。载流导体必须保持在最低限度。此外，激光二极管的引线必须尽可能短。

为了将激光二极管与电路板分开，使用传输线连接时需要考虑最小化传输线电感。每英寸长度会增加大约 20 nH 的电感。这意味着 20 A/10 ns 的 di/dt 会产生每英寸导线长度 40 V 的瞬态 Ldi/dt 电压。实际效果将是上升时间显著增加。

02 脉冲激光驱动板及配件供应商

EO-Devices Inc. 

这些驱动板具有由电容器决定的固定脉冲宽度。峰值电流可通过工作电压进行调节。使用 MOSFET 作为开关。最大电流脉冲幅度和脉冲宽度分别在 35 到 75 A 和 5 到 30 ns 之间变化。配备了板载 DC-DC 转换器，可直接在板上提供高压。

EO-Devices 还提供直流转换器，可将低直流电压 (12 V) 转换为高直流电压，可通过微调电位器进行调节。

EO-Devices 还提供光学接收器、激光测距子系统和TOF计时器。

Directed Energy Inc.

脉冲激光二极管驱动板使用 MOSFET 作为电源开关。这些驱动板具有由电容器决定的固定脉冲宽度。峰值电流可通过工作电压进行调节。最大电流脉冲幅度和脉冲宽度分别在 40 到 120 A 和 4 到 65 ns 之间变化。图 2 显示了由其驱动板驱动的 SPL PL90_3 的输出信号。驱动板工作电压为 250 V 时，光峰值功率为 70 W（见图 3）。

图 2：SPL PL90_3的PIN 光电二极管信号。由 Directed Energy Inc. 的 PCO-7110 系列100-7板驱动。峰值功率为 70 W，脉冲宽度为 15 ns (FWHM)，上升/下降时间分别为 6 和 12 ns。

图 3：使用 Directed Energy Inc. 的脉冲发生器 PCO-7110 系列110-7驱动的 SPL PL90_3 的峰值功率与脉冲发生器电压的关系。

还可以使用PCO-7120的驱动板，其可变脉冲宽度为 12 ns 至 1 μs，可变峰值电流为 5 至 50 A。最大重复频率随脉冲宽度和幅度而变化。在中等脉冲宽度和幅度下，重复频率可达 1 MHz。

Dr. Heller Elektronik KG

提供具有可变峰值电流（0 至 50 A）、脉冲宽度（25 至 100 ns）和重复频率（高达 10 kHz）的驱动板。因为工作原理是基于对延迟线充电，驱动器提供大致矩形的脉冲（见图 4）。

Avtech Electrosystems Ltd.

带前面板、显示器、接口等的台式激光二极管驱动器供应商。脉冲电流、宽度和重复率等参数可通过前面板旋钮或通过 IEEE 或 RS232 接口进行调节。有两种类型的激光二极管驱动器系列：以脉冲电压或脉冲恒流模式工作。选择的类型取决于激光二极管的工作条件。作为示例，此处应提及型号 AVO-5A-C（20 至 200 ns，最大 5 kHz，最大40 A）。

电流探头的购买

为了测量高电流脉冲，可以使用电流探头。这些感应探头将电流脉冲转换为电压脉冲，可以在示波器上显示。合适的电流探头供应商有Tektronix 。

原文来源：www.osram.com