[发明专利]应用于调Q脉冲激光器的触发信号整形电路及激光雷达系统

说明书

本发明公开了一种应用于调Q脉冲激光器的触发信号整形电路及激光雷达系统，该电路包括第三MOS管、第四MOS管、电容及电阻，其中信号源经反相电路输入至第三MOS管的栅极，第三MOS管的源极经第一电阻接高电平，其漏极通过第二电阻接地，第二电阻两端并联有第一电容；第四MOS管的漏极接第二电容后作为信号输出端，第四MOS管的源极接地，其栅极经第三电阻与第三MOS管的漏极相接，所述第三电阻用于分压、消抖及延缓第四MOS管的关闭。本发明能够减少乃至防止射频功率的泄露，达到降低或消除调Q驱动器射频启动时的噪声干扰的目的，有效降低调Q激光器的高频噪声干扰，抑制振铃产生。

技术领域

本发明涉及一种激光器中的信号处理电路，尤其涉及一种应用于调Q脉冲激光器的触发信号整形电路。

背景技术

调Q脉冲激光器广泛应用于工业加工，环境监测，科研等领域。在调Q脉冲激光器中，Q触发信号，Q同步信号，射频信号以及光脉冲之间，有如图1所示的波形和时序关系示意图。为保证出光峰值功率稳定及采样准确性，一般要求Q触发信号及Q同步信号上升沿尽可能陡峭，重频尽可能稳定。常规设计时一般采用高速FPGA或主频较高的嵌入式单片机时序处理作为触发源，再搭配驱动增强电路或驱动芯片使Q触发信号及Q同步信号满足50Ω负载阻抗带载能力，其特征在于上述两信号重频为几十Hz至百KHz量级，上升沿及下降沿都是比较陡峭，如几纳秒到二十纳秒量级。如图2所示为常规调Q信号带载放大电路方案，调Q同步信号方案与之一样。Q触发信号接于调Q驱动器，在没有Q触发信号时，调Q驱动器输出较大功率射频信号(如某款调Q驱动器输出射频信号频率80MHz，功率10W)，此时光路处于储能阶段，输出端无光输出；有Q触发信号时，调Q驱动器关断射频输出，谐振腔迅速将积聚的光能量以短脉宽高峰值功率形式光脉冲发射出去，如此反复形成固定重频脉冲光。Q同步信号一般提供给客户采集模块做上升沿同步触发采样。

在实际雷达系统应用中，由于望远镜接收到的回波信号非常微弱，其对噪声要求极其严苛。在某雷达系统中，其要求采样噪声控制在0.02mV以内，但是由于系统紧凑的结构设计，激光器调Q驱动器射频信号泄露，非常容易耦合进采集回路，由此造成的系统采样噪声达到了0.05mV～0.1mV量级，对反演数据造成较大干扰，远远满足不了使用要求。

为防止或减少射频功率泄漏，传统解决方法一般是给调Q驱动器线缆做屏蔽处理，或给调Q驱动器做屏蔽材料包裹，但实际测试发现，射频功率泄漏途径包括线缆传导和空间耦合，上述两种方法很难保证各连接器接口无射频功率泄漏，稍微处理不好就会超标。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种应用于调Q脉冲激光器的触发信号整形电路及相应的激光雷达系统，能够减少乃至防止射频功率的泄露，达到降低或消除调Q驱动器射频启动时的噪声干扰的目的，有效降低调Q激光器的高频噪声干扰，抑制振铃产生。

技术方案：本发明所采用的技术方案是一种应用于调Q脉冲激光器的触发信号整形电路，该电路包括第三MOS管、第四MOS管、电容及电阻，其中信号源经反相电路输入至第三MOS管的栅极，第三MOS管的源极经第一电阻接高电平，其漏极通过第二电阻接地，第二电阻两端并联有第一电容；第四MOS管的漏极接第二电容后作为信号输出端，第四MOS管的源极接地，其栅极经第三电阻与第三MOS管的漏极相接，所述第三电阻用于分压、消抖及延缓第四MOS管的关闭；第三MOS管作为充电延时开关，当信号源为高电平时，第三MOS管导通给第一电容充电，所述第一电容延缓第四MOS管的导通，从而实现延时充电目的；第四MOS管作为第二电容投入和切除开关；第二电容作为延时放电电容，在信号源由高变低时延缓输出信号的下降沿，使下降沿范围延缓为800ns～2us。其中，所述第三MOS管为P沟道MOS管，第四MOS管为N沟道MOS管。

所述反相电路包括第一MOS管，第一MOS管的栅极接入信号源，源极接地，漏极经电阻接高电平，同时漏极端经另一电阻与所述第三MOS管的栅极相连。

该电路还包括第二MOS管，第二MOS管的源极经电阻接高电平，栅极经另一电阻接反相电路的输出端，漏极经电阻接第二电容的信号输出端。