12、器高速脉冲驱动电路的设计与实现 第1章 绪论 1.1 课题背景 半导体激光器的发光机理是利用半导体材料导带中的电子和价带中的空穴的复合1来产生受激辐射。
半导体激光器又称激光二极管 Laser Diode ,简称LD 。
用半导体材料作激光器工作物质的理念是 20世纪 60年代提出来的,1962年CE公司的霍尔Hall用GaAs P ?N两个镜面构成谐振腔看到了 结正向偏置的相干光发射,1970 年初美国的2Hayashi和潘尼希宣布研制成功可以室温发射的双异质结半导体激光器 ,这是半导体激光器发展的一个里程碑事件 。
自此以后,世界上许多实验室对更复杂的双异质结LD进行了大量的研究工作,极大地推动了 。

13、其它科学技术的发展,半导体激光器被认为是二十3世纪最伟大的发明之一。
二十世纪后期到二十一世纪初,窄脉冲激光在仪器装备制造业、光纤传感、激光测距、脉冲多普勒成像等领域都得到了广泛的利用,而由于半导体激光器具有增益带宽大,效率高、使用寿命长、覆盖的波段范围广、体积小、价格低以及可以直接电调制等诸多优点,所以如何利用半导体激光器获得脉冲激光,特别是高功率超短脉冲激光,就一直是各国相关研究人员的研究热点,也是本论文的主要研究内容 。
1.2 国内外研究现状 半导体激光器高速脉冲驱动电源从本质上讲是一个把电能量以脉冲的形式注入到LD中实现 LD有源区粒子数翻转的装置,所以 LD光脉冲的质量很大程度上取 。

14、决于驱动电源的情况 。
因此,在半导体激光器飞速发展的同时,LD驱动电源也在同步快速发展 。
目前,美国、德国及日本等国的高功率窄脉冲半导体激光器已经发展到了很高的水4平,能够获得瞬时电流高达上百安培的脉冲激光 ,脉冲宽度达纳秒级甚至皮秒级 。
在商用化方面国外的一些公司也已经做到了指标很高的 LD驱动电源,但是往往价格昂贵,在数万美元左右 。
在国内也有不少大学和研究机构开展了脉冲半导体激光器驱动电源的研制工作,且取得了一定的成绩,但是在研究成果工业化方面却不甚理想 。
国内的研究报道表明商品化的脉冲光源很难同时兼顾高功率、窄脉宽、高速边沿以及高重复频率等几个指标 。
基于这个原因,本论文提出的 LD高速脉冲驱 。

15、动电源拟达到的设计目的是上升和下降时间1 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 几个纳秒,重复频率在 20kHz以上,脉宽在50ns左右,同时能够达到数A的脉冲峰值功率,应用目标是作为高功率脉冲光纤激光器的种子源,分布式光纤测温系统中的信号源等,这些应用对脉冲宽度、脉冲边沿、重复频率等指标均有较高要求,脉冲峰值功率在中等功率等级 。
本论文研制的高速脉冲光源为进一步开展更高功率、更小脉宽的脉冲激光器研制工作奠定了基础 。
1.3 半导体激光器高速脉冲光源的典型应用 1.3.1 在高功率脉冲光纤激光器中的应用 光纤激光器由于具有较高的光-光转换效率、良好的热稳定性和机械稳定性 。

16、以及良5好的输出光束质量等优点,在激光雷达、激光测距和成像等领域得到了广泛地应用。
5利用光纤激光器获得脉冲输出的方法大体上有 3 种 :调Q光纤激光器、锁模光纤激光器和种子光主振荡放大master oscillator power amplifier, MOPA光纤激光器 。
采用MOPA技术的脉冲光纤激光器,由于具有高斜率效率、易实现全光纤化、输出脉冲特性可以通56过种子源调节等优点 ,已经成为目前光纤激光器中获得高功率短脉冲输出最行之有效的方法 。
图 1-1 半导体激光器窄脉冲光源在高功率脉冲光纤激光器中的应用 图 1-1给出了一种MOPA式高功率脉冲光纤激光器的实现结构,种子脉冲激光See 。

17、d Source和抽运激光器Pump Source的功率注入到双包层掺镱光纤YDF中,利用增益光2 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 6纤中的主振荡功率放大,输出高峰值功率、高脉冲能量的脉冲激光。
在上述 MOPA 系统中,最终获得的高能量脉冲激光的质量在很大程度上受到种子源的影响:种子源的上升时间和下降时间决定了光纤输出脉冲激光的边沿时间,种子源的脉冲宽度最终决定了输出激光的脉冲宽度,种子源的脉冲重复频率制约着输出脉冲激56光的平均功率 以及光-光转换效率 。
要想获得较理想的高功率光脉冲输出,要求种子源的重复频率在 20kHz以上,典型值为100kHz,上升时间 。

18、和下降时间都小于10ns 。
1.3.2 在分布式光纤温度传感系统中的应用 光在光纤中传输时,由于光纤中的非结晶材料在微观空间的颗粒状结构和不均匀结7构 ,会发生散射,如图 1-2所示 。

来源：(未知)

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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( 二 )