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应用于MOPA的半导体脉冲种子源驱动电路的设计与实现

作　者: 崔忠艺
导　师: 黄红斌
学　校: 暨南大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: MOPA 半导体激光器脉冲光纤激光器脉冲种子源高速脉冲驱动
分类号: TN248.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 99次
引　用: 3次
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内容摘要

在MOPA系统中,最终获得的高能量脉冲激光的输出特性在很大程度上受到种子源的影响。因此,脉冲种子源的设计是MOPA脉冲光纤激光器的关键技术之一。本文针对MOPA脉冲光纤激光器对脉冲种子源的应用需求,设计并实现了一款窄脉冲大电流并且参数可调的半导体脉冲种子源驱动电源。根据课题要求,本文深入分析了半导体激光器的基本工作原理,并提出本课题的设计目标,对现有的几种高速窄脉冲驱动方法进行比较论证,选定以FPGA和MOSFET为核心的驱动电路设计方案。然后,详细地论述了驱动电路的各个模块的具体实现方案,并对电路的核心部分快速开关模块以及电容充放电模块进行重点研究,通过详细地理论分析以及Multisim电路仿真,得到满足本课题设计要求的电路方案。最后,对高速脉冲电路高频特性进行了详细分析,并通过设置合理的PCB走线和元器件位置摆放,从而降低了电路中寄生电容、寄生电感等参数对电路带来的不利影响,并在此基础上完成了电路板的制作与整机的装机调试。本文所设计的半导体脉冲种子源驱动电路输出脉冲脉宽小于10ns,上升下降时间小于6ns,并且实现重复频率10Hz～1MHz,脉冲电流0～20A连续可调。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-8
第一章绪论  8-11
  1.1 脉冲光纤激光器  8-9
  1.2 MOPA系统种子光源的选取  9-10
  1.3 本文的主要研究内容  10-11
第二章半导体脉冲种子源的基本原理分析  11-20
  2.1 半导体激光器的工作原理以及基本特性  11-17
    2.1.1 半导体激光器的工作原理  11-13
    2.1.2 半导体激光器的输出特性  13-15
    2.1.3 半导体激光器的调制特性  15-17
  2.2 脉冲输出的半导体激光器对驱动电路的基本要求  17-18
  2.3 本课题购置的半导体激光二极管的性能参数  18-20
第三章半导体脉冲种子源驱动电路设计  20-50
  3.1 整体框图设计  20
  3.2 FPGA脉冲发生模块  20-22
  3.3 高速开关模块  22-37
    3.3.1 高速开关元件的选择  23-24
    3.3.2 MOSFET的工作原理和开关特性  24-26
    3.3.3 MOSFET驱动电路模型分析  26-30
    3.3.4 MOSFET驱动电路方案的实现  30-36
    3.3.5 MOSFET的保护电路设计  36-37
  3.4 电容储能模块  37-49
    3.4.1 电路模型分析  37-42
    3.4.2 电容储能电路仿真  42-48
    3.4.3 电容储能电路的实现  48-49
  3.5 本章小结  49-50
第四章半导体脉冲种子源驱动电路实现以及实验结果  50-59
  4.1 高速脉冲电路高频特性分析及PCB设计  50-55
    4.1.1 高速脉冲电路高频特性分析  50-51
    4.1.2 PCB板的设计与制作  51-53
    4.1.3 元器件位置的摆放  53-55
  4.2 半导体脉冲种子源驱动电路实验结果与分析  55-59
    4.2.1 LD等效电阻测试  55-57
    4.2.2 半导体脉冲种子源光输出  57-59
第五章工作总结及展望  59-61
参考文献  61-64
研究生期间发表论文情况  64-65
致谢  65

应用于MOPA的半导体脉冲种子源驱动电路的设计与实现

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