Análisis del circuito de alimentación de semiconductores pulsados.

Análisis del circuito de suministro de energía del láser semiconductor pulsado

Los láseres de semiconductores pulsados ​​tienen las ventajas de un alto pico de potencia y un tamaño pequeño, y se utilizan ampliamente en los campos de alcance láser, lidar y comunicación láser de espacio libre. En la detección láser y la comunicación láser, el ancho de banda del sistema, la distancia operativa, la precisión, la antiinterferencia y el bajo consumo de energía y otros rendimientos dependen de la calidad del pulso láser emitido por el láser semiconductor, y el pulso óptico emitido por el láser semiconductor es directamente modulado por el pulso eléctrico generado por la fuente de alimentación del láser, las características del pulso óptico generado por el láser dependen en cierta medida del diseño de la fuente de alimentación de conducción del pulso, bombeando La amplitud de la corriente y el ancho del pulso determinan la potencia máxima del pulso láser . Por lo tanto, el diseño de fuente de alimentación pulsada para láser semiconductor pulsado es una tecnología clave en la aplicación de láser.

En este documento, se proporciona el circuito equivalente de la fuente de alimentación del controlador de láser de semiconductores pulsados ​​y se establece el modelo de circuito LRC. De acuerdo con los resultados analíticos de la ecuación diferencial homogénea de segundo orden del coeficiente constante lineal, se analizan los principales parámetros característicos del circuito y se obtiene la curva de tiempo actual 2. Los resultados calculados se comparan con los resultados experimentales.

Establecimiento y análisis del modelo de circuito de suministro de energía de láser semiconductor pulsado;

HIGO. 1 y la figura. 2 muestran la forma general y el circuito equivalente correspondiente del circuito impulsor de láser semiconductor pulsado, respectivamente. Donde, L es la inductancia parásita (debido a que hay capacitores de descarga, componentes de conmutación y láseres en el circuito, hay inductancia parásita en el bucle de descarga), C es la capacitancia de almacenamiento de energía y R es la resistencia total del circuito, incluyendo la resistencia equivalente del láser, la resistencia del componente de conmutación y la resistencia en serie del circuito. Para reducir el volumen, el elemento de almacenamiento de energía generalmente se selecciona por capacitancia, considerando la velocidad de descarga, el tubo MOSFET de potencia se usa como elemento de conmutación.

Suponiendo que el capacitor se carga a un voltaje de V al principio, el circuito de descarga del circuito se puede considerar como un circuito RLC en serie con respuesta de entrada cero. La corriente en el capacitor decae muy rápidamente, quizás en menos de 1 ciclo, la corriente decae a cero. Sin embargo, mientras la dirección de la corriente cambie, es decir, se produzca una corriente negativa, no es lo que queremos. 

De acuerdo con la derivación de la fórmula anterior, se diseñan los parámetros del circuito que satisfacen la relación R>2L/C. El circuito controlador del láser semiconductor pulsado como se muestra en la FIG.  Los resultados experimentales se comparan con el cálculo teórico.

La fuente de alimentación modulada directamente de ancho de pulso estrecho y alta corriente es una garantía importante para la salida de potencia máxima de los láseres semiconductores pulsados. Se establecen el circuito equivalente y el modelo de circuito LRC de la fuente de alimentación del impulsor láser de semiconductores pulsados. Las soluciones analíticas de las ecuaciones diferenciales homogéneas de segundo orden con coeficientes constantes lineales se analizan y comparan con los resultados experimentales. Los resultados muestran que cuando los parámetros principales de la fuente de alimentación cumplen la relación de R≥2L/C, se puede obtener un proceso de descarga no oscilante relativamente ideal. La forma de onda del pulso medido y sus características están de acuerdo con los resultados calculados.

De acuerdo con el modelo establecido por la ecuación del circuito LRC, se analiza y calcula teóricamente la gran corriente y el estrecho ancho de pulso que impulsa la fuente de alimentación del láser semiconductor pulsado. Los datos experimentales muestran que cuando los parámetros principales de la fuente de alimentación cumplen la relación R≥L/C, se puede obtener un proceso de descarga no oscilante relativamente ideal. Usando los parámetros del circuito correspondiente, se puede obtener la forma de onda de descarga con una corriente máxima de 43A y un ancho de pulso de 30ns, y el ancho de pulso de salida del láser es de 27ns.