Анализ схемы питания импульсного полупроводника

Анализ схемы питания импульсного полупроводникового лазера

Импульсные полупроводниковые лазеры обладают преимуществами высокой пиковой мощности и небольшого размера и широко используются в области лазерной локации, лидаров и лазерной связи в открытом космосе. В лазерном обнаружении и лазерной связи полоса пропускания системы, рабочее расстояние, точность, защита от помех и низкое энергопотребление, а также другие характеристики зависят от качества лазерного импульса, излучаемого полупроводниковым лазером, а оптический импульс, излучаемый полупроводниковым лазером, напрямую модулируется электрическим импульсом, генерируемым источником питания лазера, характеристики оптического импульса, генерируемого лазером, в определенной степени зависят от конструкции импульсного источника питания, накачки. Амплитуда тока и ширина импульса определяют пиковую мощность лазерного импульса. . Поэтому разработка импульсного источника питания для импульсного полупроводникового лазера является ключевой технологией в лазерном применении.

В этой статье приведена эквивалентная схема источника питания импульсного полупроводникового лазера и установлена ​​модель схемы LRC. По результатам анализа линейного постоянного коэффициента однородного дифференциального уравнения второго порядка проанализированы основные характеристические параметры цепи и получена кривая тока 2 во времени. Результаты расчетов сравниваются с экспериментальными.

Создание и анализ модели схемы питания импульсного полупроводникового лазера;

ИНЖИР. 1 и фиг. 2 показаны общий вид и соответствующая эквивалентная схема схемы возбуждения импульсного полупроводникового лазера соответственно. Где, L — паразитная индуктивность (поскольку в цепи есть разрядные конденсаторы, переключающие элементы и лазеры, в разрядном контуре есть паразитная индуктивность), C — емкость накопления энергии, R — полное сопротивление цепи, в том числе эквивалентное сопротивление лазера, сопротивление переключающего компонента и последовательное сопротивление цепи. Чтобы уменьшить объем, элемент накопления энергии обычно выбирается емкостью, учитывая скорость разряда, в качестве переключающего элемента используется силовая трубка MOSFET.

Предполагая, что конденсатор заряжается до напряжения V в начале, цепь разряда схемы можно рассматривать как последовательную цепь RLC с нулевой входной характеристикой. Ток на конденсаторе спадает очень быстро, возможно менее чем за 1 цикл ток спадает до нуля. Однако пока направление тока меняется, то есть возникает отрицательный ток, это не то, что нам нужно. 

В соответствии с выводом приведенной выше формулы рассчитываются параметры схемы, удовлетворяющие соотношению R>2L/C. Схема драйвера импульсного полупроводникового лазера, показанная на фиг.  Экспериментальные результаты сравниваются с теоретическим расчетом.

Высокоточный источник питания с прямой модуляцией импульсов и узкой шириной импульса является важной гарантией максимальной выходной мощности импульсных полупроводниковых лазеров. Установлены эквивалентная схема и модель схемы LRC источника питания импульсного полупроводникового лазера. Аналитические решения линейных однородных дифференциальных уравнений второго порядка с постоянными коэффициентами анализируются и сравниваются с экспериментальными результатами. Результаты показывают, что когда основные параметры источника питания соответствуют соотношению R≥2L/C, можно получить относительно идеальный неколебательный процесс разряда. Измеренная форма пульсовой волны и ее характеристики согласуются с расчетными результатами.

В соответствии с моделью, установленной уравнением цепи LRC, проанализирован и теоретически рассчитан источник питания с большим током и узкой шириной импульса импульсного полупроводникового лазера. Экспериментальные данные показывают, что когда основные параметры источника питания соответствуют соотношению R≥L/C, можно получить относительно идеальный неколебательный процесс разряда. Используя соответствующие параметры схемы, можно получить форму волны разряда с пиковым током 43 А и шириной импульса 30 нс, а ширина выходного импульса лазера составляет 27 нс.