1、半导体激光器高速脉冲驱动电路的设计与实现暨南大学硕士学位论文 半导体激光器高速脉冲驱动电路的设计与实现 摘 要 针对分布式光纤测温系统和 MOPA 式脉冲光纤激光器等应用,论述了一种高重复频率、快速边沿变化及窄脉宽的半导体激光器高速驱动电源的研制过程 。
针对半导体激光器的性能特点和工作原理,通过对几种驱动方案进行论证和比较,确定了研制半导体激光器高速脉冲驱动电源的技术路线,然后详细论述了电路的设计、仿真和实现过程,包含以下几个方面: 1 建立了一种典型的注入式双异质结单模半导体激光器的电路模型,并将其SPICE模型化;
2 采用 MOSFET作为驱动电路的核心开关器件,用 HSPICE工具对驱 。

2、动电路和 LD负载进行了元件级别的建模和仿真,根据仿真结果调整元件参数并进行元件选型 。
3 在画出驱动电路详细原理图的基础上,以高速信号设计理论和传输线理论为指导,完成了 PCB的设计,最后完成了实际电路的装机调试 。
论文设计的高速脉冲驱动电路最小宽度为 43ns,上升和下降时间 57ns,峰值电流可调,典型值为 2A 。
不仅可以应用分布式光纤温度传感系统,也可作为 MOPA 式高功率脉冲光纤激光器的种子源 。
关键词 半导体激光器;
高速脉冲驱动;
HSPICE;
MOSFETI 暨南大学硕士学位论文 半导体激光器高速脉冲驱动电路的设计与实现 Abstract In view of some appl 。

3、ications, such as distributed optical fiber temperature sensing system, pulse optical fiber laser based on MOPA and so on, a design of driving circuit for semiconductor laser diodes was proposed in this paper, which successfully realize the generation of narrow pulses with high repetition-rate and f 。

4、ast rising and falling timeFirstly, the working principle and characteristics of laser diode were describedCorresponding driving schemes were proposed and compared with each other. Then, the technical route for implementation of pulse driver for LDs was presented, followed with detailed exposition o 。

5、n design, simulation and implementation of the circuit. Specifically, the main contents are provided below: a The circuit model of a typical injection semiconductor double hetero-structure laser diode was established. Its corresponding SPICE model was createdb Using VMOS as key component of the driv 。

6、er, both driving circuit and LD load were simulated with HSPICE simulator in a component model level. According to the result of the simulation, the most suitable circuit devices were selectedc In accordance with the particular circuit schematics, the PCB design was then accomplished by making use o 。

7、f high-speed signal theory and transmission line theory. At last, after debugging the whole hardware departmental module, the LDs pulse driver realized its unitary functionsThrough the corresponding test results, the LDs pulse driver was proved to have a superior ability for pulse driving: a minimum 。

8、 pulse width of 43ns , a short rising and falling time of 5ns 7ns and an adjustable peak current, typically 2A. Therefore, it could be readily used in distributed optical fiber temperature sensing system or pulse optical fiber laser based on MOPAKeywords :semiconductor laser diode;
high-speed pulse。

9、driving;
HSPICE;
MOSFET II 暨南大学硕士学位论文 半导体激光器高速脉冲驱动电路的设计与实现 目 录 摘 要 I ABSTRACT.II 目 录 III 第 1 章 绪论1 1.1 课题背景 1 1.2 国内外研究现状 1 1.3 半导体激光器高速脉冲光源的典型应用2 1.3.1 在高功率脉冲光纤激光器中的应用2 1.3.2 在分布式光纤温度传感系统中的应用. 3 1.4 论文内容和结构 4 第 2 章 高速脉冲驱动理论基础和设计概要6 2.1 半导体激光器的基本特性6 2.2 高速脉冲驱动电路的整体设计 7 2.2.1 脉冲驱动器的技术指标. 7 2.2.2 脉冲驱动 。

10、电路的方案论证和整体架构. 9 2.2.3 LD开关模块的设计思路10 2.2.3.1 MOSFET的开关特性10 2.2.3.2 关断加速电路.14 2.2.3.3 电路寄生效应及解决办法15 2.2.4 脉冲整形模块的设计思路. 16 2.3 本章小结. 18 第 3 章 高速MOSFET开关模块的HSPICE仿真. 19 3.1 HSPICE简介19 3.2 半导体激光器的大信号SPICE模型 20 3.2.1 半导体激光器的大信号电路模型. 20 III 暨南大学硕士学位论文 半导体激光器高速脉冲驱动电路的设计与实现 3.2.2 半导体激光器大信号模型的SPICE表示23 3.3 半导 。

11、体激光器脉冲驱动电路的HSPICE仿真. 25 3.3.1 针对LD大信号模型的HSPICE阶跃仿真26 3.3.2 栅极充放电回路的仿真与分析27 3.3.3 脉冲释放回路的仿真与分析 30 3.3.4 带LD负载的脉冲驱动系统整体仿真33 3.4 本章小结. 34 第 4 章 高速脉冲驱动电路的实现 35 4.1 用FPGA生成重复触发脉冲. 35 4.2 电源分配系统36 4.2.1 作为动力源的电源分配网络实现. 37 4.2.2 作为信号回路的电源分配网络实现 39 4.3 结果与分析 40 第 5 章 结论与展望 42 参考文献 44 致谢47IV 暨南大学硕士学位论文 半导体激光 。

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标题：半导体激光器|半导体激光器高速脉冲驱动电路的设计与实现