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用于半导体激光器的脉冲恒流源理论与技术研究

作　者: 王晴
导　师: 田小建
学　校: 吉林大学
专　业: 电路与系统
关键词: 半导体激光器脉冲恒流源窄脉冲大电流脉冲传输脉冲测量
分类号: TN248.4
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

脉冲驱动式半导体激光器由于具有独特的优势,在激光领域中得到了高度的重视,而要想使半导体激光器稳定、正常地工作离不开合适的脉冲驱动电流,因此,研究性能稳定可靠的脉冲恒流源具有极为重要的理论和现实意义。本文研究的主要内容包括:(1)分析了脉冲恒流源的基本工作原理;介绍了在脉冲产生和放大电路中常用的核心器件;提出了一种纳秒级窄脉冲的产生方法。该方法采用雪崩晶体管作为高速器件,利用马克斯电路模型进行实验,在仿真测试中,得到了脉冲宽度为0.81ns、脉冲幅度为28.3V的窄脉冲;在实验测试中,得到了脉冲宽度为2.39ns、脉冲幅度为23.3V的高压纳秒级脉冲。(2)设计了一种用于驱动半导体激光器的脉冲恒流源产生电路,论述了其组成原理、各组成部分的功能和具体电路,该电路采用功率场效应管作为核心器件,在实验测试中产生了峰值电流为20.0A的纳秒级脉冲,并可根据实际需要来调节电路参数,获得峰值电流范围为6A-25A的脉冲电流。(3)研究了均匀同轴传输线的电路模型,应用拉普拉斯变换对脉冲信号在传输线中传输的特性进行分析;阐述了传输线上不同阻抗负载情况下和存在接点时的反射现象,指出了消除反射信号的方法。(4)研究了脉冲测量过程中所涉及到的参数和几种主要的脉冲参数测量方法;分析了使用示波器测量脉冲信号时,示波器的选取原则以及脉冲幅度和上升时间测量过程中可能出现的误差。

全文目录

内容提要  4-5
摘要  5-8
ABSTRACT  8-16
第1章绪论  16-25
  1.1 半导体激光器的介绍  16-20
    1.1.1 引言  16
    1.1.2 半导体激光器的原理及特点  16-17
    1.1.3 半导体激光器的发展及其应用  17-20
  1.2 用于半导体激光器的脉冲恒流源的研究现状和意义  20-23
    1.2.1 半导体激光器的驱动模式  20-21
    1.2.2 脉冲恒流源的研究意义  21-22
    1.2.3 脉冲恒流源的研究现状  22-23
  1.3 论文的主要内容和创新点  23-25
    1.3.1 论文的组织结构和主要研究内容  23-24
    1.3.2 论文工作的创新点  24-25
第2章脉冲恒流源的工作原理分析  25-58
  2.1 脉冲恒流源的基本原理  25-28
  2.2 雪崩晶体管脉冲电路  28-39
    2.2.1 雪崩晶体管的特性  28-31
    2.2.2 由雪崩晶体管构成的脉冲电路  31-35
    2.2.3 马克斯脉冲电路  35-39
  2.3 功率场效应管（MOSFET）脉冲电路  39-53
    2.3.1 功率场效应管（MOSFET）的原理  39-41
    2.3.2 功率场效应管(MOSFET)的开关特性  41-51
    2.3.3 由功率 MOSFET 构成的脉冲电路  51-53
  2.4 绝缘栅双极晶体管(IGBT)脉冲电路  53-56
    2.4.1 绝缘栅双极晶体管(IGBT)的特性  53-55
    2.4.2 绝缘栅双极晶体管(IGBT)在脉冲恒流源中的应用  55-56
  2.5 本章小结  56-58
第3章脉冲恒流源的设计与实验研究  58-72
  3.1 电路的整体设计方案  58-59
  3.2 脉冲恒流源的电路设计  59-64
    3.2.1 触发脉冲电路  59-60
    3.2.2 脉冲整形电路  60-61
    3.2.3 功率驱动电路  61-62
    3.2.4 DC-DC 变换电路  62-63
    3.2.5 脉冲恒流源的核心电路  63-64
  3.3 电路的仿真结果及分析  64-67
    3.3.1 触发脉冲电路仿真  64
    3.3.2 脉冲整形电路仿真  64-65
    3.3.3 功率驱动电路仿真  65-67
    3.3.4 脉冲恒流源的核心电路仿真  67
  3.4 电路的实验结果及分析  67-71
  3.5 本章小结  71-72
第4章脉冲传输理论的分析与研究  72-83
  4.1 传输线的等效电路  72-76
  4.2 传输线上的终端反射和接点  76-79
    4.2.1 传输线上的终端反射  76-79
    4.2.2 传输线上的接点  79
  4.3 脉冲信号的传输  79-82
  4.4 本章小结  82-83
第5章脉冲测量技术的研究  83-92
  5.1 脉冲的定义及相关参数  83-84
  5.2 脉冲测量方法的分类  84-86
  5.3 用示波器测量脉冲信号  86-90
    5.3.1 示波器的选取  86-87
    5.3.2 上升时间的测量  87-89
    5.3.3 脉冲幅度的测量  89-90
  5.4 脉冲幅度的其它测量方法  90-91
  5.5 本章小结  91-92
第6章总结与展望  92-94
  6.1 全文总结  92-93
  6.2 今后的研究工作  93-94
参考文献  94-104
攻读博士学位期间发表的学术论文  104-105
致谢  105

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