专利名称：连续可调纳秒级窄脉冲半导体激光器模块的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及半导体激光器技术领域，尤其涉及一种连续可调纳秒级窄脉冲半导体激光器模块，其将驱动电路板和半导体激光器管芯集成封装到一个模块里。
背景技术：
脉冲式半导体激光器有着广泛的应用，例如激光测距，激光雷达，泵
浦固体激光器，脉冲多普勒成像，3D图像系统，光纤测温传感器等。而高峰值功率、窄脉宽、快的上升沿可以提高传感器的分辨率。
但是随着电流脉冲变窄，脉冲信号的能量分布将向高频段转移。高频信号相对于低频信号更容易被寄生元件所消耗掉。这样随着脉宽越窄，信号能量耦合进入激光器管芯有源区的比例越小，即电能转化成光能的比例就越小，从而随着脉冲变窄激光输出功率会随之变小，且波形会因为寄生元件的存在而劣化。
实际应用中通常采用在驱动电路板上焊接封装好的激光器这种方式。但是由于这种方式电路板尺寸通常较大，且激光器管芯是通过激光器封装的管壳和电路板连接，从而带来明显的寄生效应。
为得到高峰值功率和良好波形的激光输出，需要尽量减小寄生效应带来的影响。因此将驱动放大电路和窄脉冲形成电路与激光器管芯集成在一起，这样对得到理想的电路的参数和理想的光波形输出，减少噪声干扰，提高整体可靠性都有很大好处。
发明内容
(一)要解决的技术问题有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种连续可调纳秒级窄脉冲半导体激光器模块，以减小寄生效应带来的影响，得到高峰值功率和良好波形的激光输出，提高半导体激光器整体的可靠性。
(二) 技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种连续可调纳秒级窄脉冲半导体激光器模块，该激光器模块由驱动电路、半导体激光器和管壳构成，该驱动电路驱动该半导体激光器发光，且该驱动电路和该半导体激光器被封装在侧面至少具有一光窗的管壳内。
上述方案中，该半导体激光器以多列直插式或单列直插式设置在该管壳内。
上述方案中，该驱动电路由方波发生器、脉冲整形电路和功率放大电路构成，方波发生器输出一定频率的方波至脉冲整形电路，脉冲整形电路输出窄脉冲至功率放大电路；该脉冲整形电路和功率放大电路采用裸芯片紧密连接到一起，以减小因走线过长而带来的信号能量损失和波形的劣化。
上述方案中，该方波发生器具有第一可调电阻R2，通过调节该第一可调电阻R2来调节输出脉冲频率；该脉冲整形电路具有第二可调电阻R3 ，通过调节该第二可调电阻R3来调节输出脉冲宽度。
上述方案中，该脉冲整形电路至少具有一高速mos驱动器，该功率放大电路至少具有一高速低内阻mos管。
上述方案中，该管壳由腔体和底座构成，腔体与底座焊接成具有气密性的整体。
上述方案中，该底座与半导体激光器的热沉连成一体，实现该激光模块良好的散热特性。
上述方案中，该半导体激光器模块具有多个引脚。该些引脚中，至少包括一引脚外接电阻以调节脉冲频率或脉冲宽度。该些引脚中，至少包括一电源引脚， 一接地引脚和一备用引脚。
(三) 有益效果从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果
1、本发明提供的这种连续可调纳秒级窄脉冲半导体激光器模块，将驱动电路和激光器封装在一个模块里提高了集成度，实现了小型化，保证了可靠性。
2、 本发明提供的这种连续可调纳秒级窄脉冲半导体激光器模块，电路上产生窄脉冲的部分采用裸芯片紧密连接，实现了窄脉冲的高效、不失真的传输，并使得电路板小型化成为可能。
3、 本发明提供的这种连续可调纳秒级窄脉冲半导体激光器模块，采用外接可调电阻的方式实现了脉冲频率，脉冲宽度和脉冲幅度连续可调，方便应用，增加了易用性。
4、 本发明提供的这种连续可调纳秒级窄脉冲半导体激光器模块，由于窄脉宽下功率会损失在电路连接上并且使波形劣化，相对与封装好的激光器和驱动电路板分离的工作方式，激光器模块可以大的输出功率和良好的输出光波形。
5、 本发明提供的这种连续可调纳秒级窄脉冲半导体激光器模块，运
用一种高速低内阻的mos管，实现了具有陡上升沿，窄脉冲的输出，由于
其低内阻使得电信号能量主要加载到了激光器管芯，提高了激光器输出功率。
6、 本发明提供的这种连续可调纳秒级窄脉冲半导体激光器模块，管壳再用了腔体加底座的方式，使得电路板和激光器管芯可以方便的连接到底座上，再采用储能焊接的方式，将腔体和底座焊接成一体。这使得激光器模块具有很高的气密性，保证了可靠性。
7、 本发明提供的这种连续可调纳秒级窄脉冲半导体激光器模块，采用双列直插式的引脚排练方式，有利于系统实际应用中和外围电路板、机壳方便的连接、定位。
8、 本发明提供的这种连续可调纳秒级窄脉冲半导体激光器模块，采用侧面开光窗的方式，方便实际应用。
图1是本发明提供的半导体激光器模块的电路原理图；图2是本发明提供的激光器模块实物的示意图；图3是本发明提供的激光器模块管壳腔体的示意图；图4是本发明提供的激光器模块管壳底座的示意图；图5是本发明提供的管脚标号主要元件符号说明21激光器管芯列阵22阻容贴片元件
23电路板基板24管座25安装孔26管脚
27高速低内阻mos管(芯片)
28高速mos驱动器(芯片)
29 555贴片芯片
31光窗
41热沉
42安装孔
43管脚
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，虚线框里的11为方波发生器，12为脉冲整形放大电路，13为脉冲功率放大电路部分，14为激光器管芯部分。
方波发生器11为基于555集成电路chipl的方波产生电路，其频率和占空比可调，实际电路板中Rl取一固定值，R2外接电阻可调，R2外接电阻为管壳管脚4和6，管脚分布如图4所示。
脉冲整形放大电路12为基于高速mos驱动器的脉冲整形放大电路，由方波发生器11产生的方波经过双路高速mos驱动器(如TPS2812)chip2中的一路，将方波发生器11产生的方波上升沿变陡，然后经过RC微分后再输入到chip2的另外一路可以得到最窄至30ns脉冲波形。其中脉冲的宽度靠RC微分电路中电阻R3和电容C3的取值来定，实际电路中电阻R3 外接可调，其外接管脚为管脚2和3。
脉冲功率放大电路13为基于高速低内阻mos开关管(如IRF7495) 和储能电容的脉冲功率放大电路。工作时电容被充电到Hv， Hv取值为0 到100V，最大电压受mos管chip3的最大工作电压限制。当由脉冲整形 放大电路12产生的触发窄脉冲到来的时候mos管导通，电容通过mos管 和激光器形成放电回路，从而在激光器上产生一个大电流窄脉冲。
如图2是本发明提供的激光器模块实物的示意图。该激光器模块由驱 动电路、半导体激光器和管壳构成，该驱动电路驱动该半导体激光器发光， 且该驱动电路和该半导体激光器被封装在侧面至少具有一光窗的管壳内。 该半导体激光器以多列直插式或单列直插式设置在该管壳内。该驱动电路 由方波发生器、脉冲整形电路和功率放大电路构成(如附图1所示)，方 波发生器11输出一定频率的方波至脉冲整形电路12中，即chipl的引脚 3连接到chip2的引脚2，脉冲整形电路12输出窄脉冲至功率放大电路13， 即chip2的引脚5连接至chip3的引脚4。该脉冲整形电路和功率放大电路 采用裸芯片紧密连接到一起，以减小因走线过长而带来的信号能量损失和 波形的劣化。
该方波发生器具有第一可调电阻R2，通过调节该第一可调电阻R2来 调节输出脉冲频率；该脉冲整形电路具有第二可调电阻R3，通过调节该 第二可调电阻R3来调节输出脉冲宽度。该脉冲整形电路至少具有一高速 mos驱动器，该功率放大电路至少具有一高速低内阻mos管。
图3和图4是激光器模块管壳示意图。模块采用腔体30加底座40的 方式实现。该管壳由腔体和底座构成，腔体与底座焊接成具有气密性的整 体。该底座与半导体激光器的热沉连成一体，实现该激光模块良好的散热 特性。其中激光器管芯放置于热沉上，热沉的高度4mm，使得激光器管芯 放置于热沉上后，激光器管芯位于光窗的中心。光窗直径5mm。
电路基板通过和管壳管脚焊接固定在管壳上并实现电气连接。两排管 脚间距7mm，同排两个管脚间距5mm。管壳尺寸为21xl3xl2mm3。该半 导体激光器模块具有多个引脚。该些引脚中，至少包括一引脚外接电阻以 调节脉冲频率或脉冲宽度，至少包括一电源引脚， 一接地引脚和一备用引脚。
电路基板上焊接有原理图中所标识的裸芯片chip2， diip3和贴片集成 电路chipl，以及其他贴片阻容元件。电路板正反面均有元件。 管脚标号图如图5，其各个管脚定义如下
1 Hv电源端(0 +100V)
2 外接可调电阻R3
3 外接可调电阻R3
4 外接可调电阻R2
5 外接可调电阻R2
6 悬空
7 +15V
8 GND
利用该实施例得到
1、 驱动电路的性能参数为
(1) 脉冲宽度最窄为30ns，连续可调；
(2) 脉冲重复频率为100HZ 100KHZ;
(3) 在1欧姆电阻上脉冲电流0-70A可调；
2、 激光器模块性能参数为
(1) lOKHz重复频率，50V供电电压下，脉冲宽度为100ns时， 峰值光功率达到120W;
(2) 光脉冲上升沿为30ns;
(3) 激光中心波长870nm，半宽10nm。 虽然本发明已以优选实施例及该实施例得到的技术参数公开如上，然
其并非用以限制本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围 内，可以对本发明公开的发明内容部分的各组特征进行任意组合，以得到 符合实际应用的更多的实施例。本发明的保护范围当视权利要求书所界定 的范围为准。
权利要求
1、一种连续可调纳秒级窄脉冲半导体激光器模块，其特征在于，该激光器模块由驱动电路、半导体激光器和管壳构成，该驱动电路驱动该半导体激光器发光，且该驱动电路和该半导体激光器被封装在侧面至少具有一光窗的管壳内。
2、 根据权利要求1所述的连续可调纳秒级窄脉冲半导体激光器模块，其特征在于，该半导体激光器以多列直插式或单列直插式设置在该管壳 内。
3、 根据权利要求1或2所述的连续可调纳秒级窄脉冲半导体激光器 模块，其特征在于，该驱动电路由方波发生器、脉冲整形电路和功率放大 电路构成，方波发生器输出一定频率的方波至脉冲整形电路，脉冲整形电 路输出窄脉冲至功率放大电路；该脉冲整形电路和功率放大电路采用裸芯 片紧密连接到一起，以减小因走线过长而带来的信号能量损失和波形的劣 化。
4、 根据权利要求3所述的连续可调纳秒级窄脉冲半导体激光器模块， 其特征在于，该方波发生器具有第一可调电阻R2，通过调节该第一可调 电阻R2来调节输出脉冲频率；该脉冲整形电路具有第二可调电阻R3，通 过调节该第二可调电阻R3来调节输出脉冲宽度。
5、 根据权利要求3所述的连续可调纳秒级窄脉冲半导体激光器模块， 其特征在于，该脉冲整形电路至少具有一高速mos驱动器，该功率放大电 路至少具有一高速低内阻mos管。
6、 根据权利要求1所述的连续可调纳秒级窄脉冲半导体激光器模块， 其特征在于，该管壳由腔体和底座构成，腔体与底座焊接成具有气密性的 整体。
7、 根据权利要求6所述的连续可调纳秒级窄脉冲半导体激光器模块， 其特征在于，该底座与半导体激光器的热沉连成一体，实现该激光模块良 好的散热特性。
8、 根据权利要求1所述的连续可调纳秒级窄脉冲半导体激光器模块， 其特征在于，该半导体激光器模块具有多个引脚。
9、 根据权利要求8所述的连续可调纳秒级窄脉冲半导体激光器模块，其特征在于，该些引脚中，至少包括一引脚外接电阻以调节脉冲频率或脉冲宽度。
10、 根据权利要求8所述的连续可调纳秒级窄脉冲半导体激光器模块，其特征在于，该些引脚中，至少包括一电源引脚， 一接地引脚和一备用引脚。
全文摘要
本发明公开了一种连续可调纳秒级窄脉冲半导体激光器模块，该激光器模块由驱动电路、半导体激光器和管壳构成，该驱动电路驱动该半导体激光器发光，且该驱动电路和该半导体激光器被封装在侧面至少具有一光窗的管壳内。利用本发明，减小了寄生效应带来的影响，得到了高峰值功率和良好波形的激光输出，提高了半导体激光器整体的可靠性。
文档编号H01S5/026GK101640373SQ20081011749
公开日2010年2月3日 申请日期2008年7月31日 优先权日2008年7月31日
发明者任岩峰, 吴铁中, 赵柏秦, 陈彦超, 海 韩 申请人:中国科学院半导体研究所