激光驱动器以及LiDAR装置制造方法及图纸

描述了一种激光驱动器以及LiDAR装置，所述激光驱动器包括谐振电路，所述谐振电路具有电感器和DC阻隔电容器。偏置电压基准可操作地联接到所述电感器。控制器可操作地控制所述谐振电路以在高阻抗和低阻抗之间选择性地连接所述电感器。所述DC阻隔电容器可操作地连接到激光二极管。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光驱动器以及LiDAR装置
本技术涉及一种激光驱动器以及LiDAR装置。具体地但非排他地说，本公开涉及用于LiDAR应用的短脉冲激光驱动器。
技术介绍
典型的现有技术ToFLiDAR系统使用脉冲或连续照明。后者使用可表示为正弦信号的连续时变信号。为了检测目标的范围，需要获取信号并确定输出与输入信号之间的任何相角偏移。接着使用该偏移来计算从源到目标的距离。用于脉冲照明的激光驱动器LiDAR应用以大于4ns的脉冲宽度为目标。此相对长的脉冲宽度限制可能由于眼睛安全问题而实现的峰值功率，并会增加范围不确定性。而且，迄今已知的激光驱动器消耗大量功率并需要高偏置电压。在一些现有技术驱动器中，所需的偏置电压超过200伏或更高。这是不合期望的。因此，需要一种解决现有技术的至少一些缺点的激光驱动器。
技术实现思路
参考以下附图将更好地理解这些和其他特征，提供所述附图以有助于理解本教导。因此，提供一种包括以下各项的激光驱动器：谐振电路，其具有电感器和DC阻隔电容器(DCblockingcapacitor)；偏置电压基准(biasingvoltagereference)，其可操作地联接到所述电感器；以及控制器，其可操作地控制所述谐振电路，以在高阻抗和低阻抗之间选择性地连接所述电感器；其中所述DC阻隔电容器可操作地连接到激光二极管。在一个方面中，当所述电感器连接到所述高阻抗时，所述电感器的至少一个端子连接到开路。在另一方面中，当所述电感器连接到所述低阻抗时，至少一个端子被短接以接地。在另一方面中，所述控制器被配置为在高阻抗和低阻抗之间重复开关所述电感器。在示例性方面中，所述电感器具有在1nH到50nH的范围内的值。在另一方面中，所述DC阻隔电容器具有在10pF到1nF的范围内的值。在一个方面中，通过所述谐振电路产生感应激光驱动器电流。在另一方面中，所述感应激光驱动器电流是脉冲信号。在另一示例性方面中，所述脉冲信号的每个脉冲的宽度小于或等于1ns。在另一方面中，所述脉冲信号的每个脉冲的宽度在100ps到2ns的范围内。在一个方面中，所述DC阻隔电容器可操作地连接到激光二极管的阳极。在另一方面中，所述激光二极管的所述阴极可操作地联接成接地。在另一方面中，所述DC阻隔电容器可操作地连接到激光二极管的阴极。在一个方面中，所述激光二极管的所述阳极可操作地联接成接地。在另一方面中，所述偏置电压基准可操作地提供正偏置电压。在一个方面中，所述正偏置电压在10V到50V的范围内。在另一方面中，所述偏置电压基准可操作地提供负偏置电压。在一个示例性方面中，所述控制器包括开关。在另一方面中，当所述开关闭合时，从所述电感器到接地提供路径，由此将所述电感器连接到低阻抗。在一个方面中，当所述开关断开时，所述电感器连接到高阻抗。在另一方面中，当所述开关断开时，到接地的路径与所述电感器隔离。在一个方面中，提供可操作地来选择性地断开和闭合所述开关的控制电压参考。在另一方面中，所述控制电压参考可操作地提供脉冲电压参考。在另一方面中，所述开关包括晶体管。在另一方面中，所述偏置电压基准以在10V到50V的范围内的电压电平偏置所述电感器。在一个方面中，跨越所述电感器产生感应EMF电压。在另一方面中，所述感应EMF电压与所述偏置电压基准相反，直到达到稳态DC电压值。在另一方面中，所述控制器使所述开关在断开状态与闭合状态之间重复地循环。在一个方面中，在所述循环中所述断开状态的时间段是≥10纳秒。在另一方面中，在所述循环中所述闭合状态的时间段是10到100纳秒。在另一方面中，所述断开状态与所述闭合状态的时间段基本上相等。在另一方面中，所述控制器被配置为将脉冲驱动信号施加到所述开关以控制所述开关。在一个方面中，当所述开关闭合时，流经所述电感器的DC电流无法突然停止，由此跨越所述电感器生成反EMF，且通过DC电流阻隔电容器C1和所述激光二极管转移由所述反EMF产生的感应电流。在另一方面中，所述谐振电路以频率1/(2π(LC)1/2)谐振，该频率决定被注入到所述激光器中的所述感应电流脉冲的脉冲宽度。在示例性方面中，通过适当选择所述电感器和DC阻隔电容器值来调谐所述感应电流的所述脉冲宽度。在另一方面中，提供保护二极管，所述保护二极管可操作地在所述谐振电路谐振时保护所述激光二极管以免受相反极性。在另一方面中，所述晶体管是氮化镓晶体管。在一个方面中，所述控制器包括MOSFET驱动器。在另一方面中，所述MOSFET驱动器可操作地以具有正和负分量的脉冲信号驱动所述氮化镓晶体管。在另一方面中，所述脉冲信号的最大值对应于所述氮化镓晶体管的最大栅极源极电压范围。在一个方面中，所述脉冲信号在-6V到+6V的范围内。在另一方面中，所述脉冲信号具有短工作周期。在另一方面中，所述短工作周期在10Khz到200Mhz下是10ns到100ns。在一个方面中，当所述晶体管被驱动为耗尽而致使漏极源极电流突然关断时，所述晶体管的最大反向栅极源极电压(maximumreversegatesourcevoltage)对应于栅极源极结值(GateSourcejunctionvalue)。在另一方面中，存储于所述电感器上的能量接着作为尖锐的电流脉冲通过所述DC阻隔电容器且被递送给所述激光二极管。本公开还涉及一种包括以下各项的LiDAR装置：激光驱动器，其包括：谐振电路，其具有电感器和DC阻隔电容器；偏置电压基准，其可操作地联接到所述电感器；以及控制器，其可操作地控制所述谐振电路，以在高阻抗和低阻抗之间选择性地连接所述电感器；其中所述DC阻隔电容器可操作地连接到激光二极管；激光器，其可操作地联接到所述激光驱动器；以及光学检测器。在一个方面中，光学检测器包括盖革模式检测器。在另一方面中，所述光学检测器包括SiPM检测器。在另一方面中，所述光学检测器包括单个光子雪崩二极管(SPAD)。附图说明现在将参考附图描述本教导，其中：图1说明用于直接ToF测距(directToFranging)的示例性技术。图2说明示例性ToF测距系统。图3说明使用图4的ToF测距系统生成的直方图。图4说明并入有SiPM检测器的示例性LiDAR设备。图5说明硅光电倍增管(SiPM)的示例性结构。图6是示例性硅光电倍增器的示意性电路图。图7是根据本教导的激光驱动器的示意性电路图。图8说明使用图7的激光驱动器的仿真信号图。图9是也根据本教导的另一激光驱动器的示意电路图。图10说明使用图9的激光驱动器产本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光驱动器，其包括：/n谐振电路，其具有电感器和DC阻隔电容器；/n偏置电压基准，其可操作地联接到所述电感器；以及/n控制器，其可操作地控制所述谐振电路以将所述电感器选择性地连接成接地，/n其中所述DC阻隔电容器可操作地连接到激光二极管，/n其中所述控制器包括开关，/n其中当所述开关闭合时，从所述电感器到接地提供路径，并且当所述开关断开时，到接地的所述路径与所述电感器隔离，/n其中所述开关包括晶体管，/n其特征在于，所述晶体管是氮化镓晶体管。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170307 US 15/451,9051.一种激光驱动器，其包括：
谐振电路，其具有电感器和DC阻隔电容器；
偏置电压基准，其可操作地联接到所述电感器；以及
控制器，其可操作地控制所述谐振电路以将所述电感器选择性地连接成接地，
其中所述DC阻隔电容器可操作地连接到激光二极管，
其中所述控制器包括开关，
其中当所述开关闭合时，从所述电感器到接地提供路径，并且当所述开关断开时，到接地的所述路径与所述电感器隔离，
其中所述开关包括晶体管，
其特征在于，所述晶体管是氮化镓晶体管。


2.根据权利要求1所述的激光驱动器，其中所述偏置电压基准可操作地提供负偏置电压。


3.根据权利要求1所述的激光驱动器，其中所述控制器被配置成使所述开关在断开状态与闭合状态之间重复地循环。


4.根据权利要求3所述的激光驱动器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·贝利斯，N·巴甫洛夫，J·C·杰克逊，
申请(专利权)人：森斯尔科技有限公司，
类型：新型
国别省市：爱尔兰;IE