[发明专利]半导体激光器脉冲电源微小电流预启动方法

说明书

本发明公开了一种半导体激光器脉冲电源微小电流预启动方法，该方法的实现是基于脉冲驱动电源系统；所述脉冲驱动电源系统包括输入电压源U_in、半导体激光器泵浦LD、续流二极管D、电流给定环节、闭环调节电路和采样电阻。该方法内容为：在所述脉冲驱动电源系统产生额定脉冲电流指令以前，预先产生一个较小的电流指令信号，此时半导体激光器不会发射激光，待微小电流控制稳定后，电流给定环节再产生额定脉冲电流的指令信号，然后再控制半导体激光器电流按照额定电流指令信号要求的斜率上升到所需的额定电流值。本发明解决了在脉冲电流上升过程中出现的振荡和过冲问题，以及负载电流相对于指令信号的延迟问题。

技术领域

本发明属于大功率半导体激光器驱动电源技术领域，具体而言，涉及大电流、大功率脉冲驱动电源技术；特别涉及一种半导体激光器脉冲电源微小电流预启动方法。

背景技术

随着激光产业的发展，大功率半导体激光器在军事领域获得了广泛的应用，特别是在激光武器、激光制导、激光雷达等领域，这对作为激光器重要组成部分的激光器驱动电源也提出了更高的要求。大功率半导体激光器要产生大能量的光脉冲，就需要一个能提供大功率的脉冲驱动电源，其不仅要求输出电压足够高，脉冲电流足够大，同时为了避免对半导体激光器产生损坏，要保证输出的脉冲电流波形近似矩形波，即脉冲顶部平滑，无过冲产生且上升前沿陡峭，要求电流上升沿在20μs以内，幅值200A左右。

半导体激光器的P-I特性曲线描述了激光器的输出光功率和输入激励电流之间的关系，对半导体激光器驱动电源研制有着非常重要的指导意义。其特性曲线如图1所示，从图中可以看出，在注入电流超过阈值电流后，注入电流与激光器输出光功率存在一定的线性关系。随着注入电流的增大，激光输出功率随之变大。因此在半导体激光器的使用中，可以通过改变注入电流的大小来控制激光输出的强度，不同的半导体激光器阈值电流大小不同。

图2所示是MOSFET的栅源电压U_GS和漏极电流I_D的关系曲线图。从图中可以看出，MOSFET阀值电压U_th约为4.8V，当MOSFET的栅源电压U_GS大于阈值电压U_th时，栅源电压U_GS和漏极电流I_D之间具有近似的线性关系。因此，当MOSFET工作在饱和区，即线性状态时，可以用栅极驱动电压控制其漏极电流。驱动电压升高到8V左右时MOSFET将进入非饱和区，即完全导通状态，此时的电流大小由外电路决定。

在目前脉冲驱动电源的技术下，采用电压型功率器件时，由其开启阀值电压引起的非线性，使脉冲电流上升过程中很容易出现振荡与过冲，脉冲电流一旦出现较大的过冲，极易损坏半导体激光器负载；此外，还会使负载电流相对于给定信号产生一定的延迟时间，不容易控制负载电流的上升过程。因此亟需探索一种解决脉冲电流上升过程中出现的振荡和过冲，及负载电流相对于给定信号存在延迟问题的控制方法。

发明内容

本发明的目的在于克服了现有技术中的缺点，提供一种半导体激光器脉冲电源微小电流预启动方法。通过采用微小电流预启动方法，解决在脉冲电流上升过程中出现的振荡和过冲问题，及负载电流相对于给定信号的延迟问题。

为了解决上述存在的技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：