垂直腔面发射激光器阵列的方形脉冲激光驱动器制造技术

在一些实施方式中，电驱动电路可以包含接收第一光学负载的阳极的第一光学负载端子。该电驱动电路可以包含结部分，该结部分包含接收第一光学负载的阴极和第二光学负载的阳极的第一电结和第二光学负载端子。该电驱动电路可以包含：接收第二光学负载的阴极的第三光学负载端子；连接在第三光学负载端子和公共地之间的第一开关；连接在第一电结和第二电结之间的耦合电容器；连接在第二电结和公共地之间的第二开关；以及从第二电结的第二分支连接并且连接在第二电结和公共地之间的电感器。接在第二电结和公共地之间的电感器。接在第二电结和公共地之间的电感器。

Square pulse laser driver of vertical cavity surface emitting laser array

【技术实现步骤摘要】
垂直腔面发射激光器阵列的方形脉冲激光驱动器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求于2021年1月11日提交的,标题为“LOW POWER LASER DRIVE”的美国临时专利申请63/199602的优先权，该在先申请的公开内容被认为是本专利申请的一部分，并通过引用并入到本专利申请中。


[0003]本公开总体上涉及激光器和激光驱动器，并且涉及用于使用多个开关驱动垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser，VCSEL)的激光器负载以发射方形形状光学脉冲的电驱动电路。

技术介绍

[0004]基于飞行时间的(Time
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of
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flight
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based，TOF
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based)测量系统，例如三维(three
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dimensional，3D)感测系统、光检测和测距(light detection and ranging，LIDAR)系统等，将光学脉冲发射到视场中，检测经反射的光学脉冲，并通过测量发射的光学脉冲和经反射的光学脉冲之间的延迟和/或差异来确定到视场中对象的距离。对于一些应用，矩形形状脉冲可以被发射到视场中。TOF
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based测量系统只是矩形形状光学脉冲的一种应用。矩形形状脉冲(也称为“方形形状脉冲”、“方波”或“脉冲波”等)是一种非正弦周期波形，其中振幅在固定的最小值和最大值之间以稳定的频率交替。在理想的矩形形状脉冲中，最小值和最大值之间的转换是瞬时或接近瞬时的。
[0005]电子驱动器，也可以称为“电驱动电路”，向光学负载提供电流和电压，以使该光学负载生成光学脉冲。用于矩形脉冲的电子驱动器向光学负载提供电流和电压，以使来自该光学负载的光学脉冲近似矩形形状。上升时间、下降时间、过冲和纹波等是电流、电压和/或光学脉冲中的缺陷的示例，这些缺陷阻止电子驱动器使光学负载提供理想的矩形形状光学脉冲。
[0006]VCSEL可以单独地和/或在VCSEL阵列中用作上述3D感测应用或其他应用的光学负载。VCSEL可以用于生成结构光(例如，在泛光照明器中)、飞行时间(time
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of
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flight，TOF)测量光束等，以使能3D感测应用或其他应用。VCSEL生成光学脉冲，例如矩形形状脉冲，以提供可以用于面部识别、手势识别等的光束。VCSEL可以包含在智能电话设备、游戏设备、感测设备等中。
[0007]VCSEL阵列可以包含以特定配置布置的多个VCSEL。例如，VCSEL阵列可以以VCSEL的方形网格、VCSEL的辐射状网格、VCSEL的六边形网格、VCSEL的可变间距网格、VCSEL的随机网格等布置。经由对应的VCSEL阵列配置的选择，可以为VCSEL阵列的共同输出获得特定光束轮廓(例如，在大于瑞利距离的距离处共同形成光束的多个光束)。VCSEL的参数可以影响VCSEL的发射模式(例如，近场发射模式或远场发射模式)，这可以影响包含VCSEL的系统的操作和/或包含VCSEL的VCSEL阵列的操作。单个晶粒可以包含一个或多个VCSEL阵列。包含多个VCSEL阵列的单个晶粒可以物理地分离该多个阵列，或者可以混合不同VCSEL阵列的
发射器。在一些情况下，VCSEL阵列中的所有发射器在公共波长处操作(例如，示例VCSEL阵列中的所有发射器可以在940纳米(nm)或对于所有发射器相同的另一波长处操作)。

技术实现思路

[0008]根据一些实施方式，电驱动电路可以包含：第一光学负载端子，其接收第一光学负载的阳极；结部分，其包含第一电结(junction)和第二光学负载端子，该第一电结和第二光学负载端子接收第一光学负载的阴极和第二光学负载的阳极；第三光学负载端子，其接收第二光学负载的阴极；第一开关，其连接在第三光学负载端子和公共地之间；耦合电容器，其连接在第一电结和第二电结之间；第二开关，其连接在第二电结和公共地之间；以及电感器，其从第二电结的第二分支连接并且连接在第二电结和公共地之间。
[0009]根据一些实施方式，电驱动电路可以包含：第一光学负载端子，其用于接收第一光学负载的阳极；第一电结点，其包括第二光学负载端子，该第二光学负载端子用于接收第一光学负载的阴极和用于接收第二光学负载的阳极；第三光学负载端子，其用于接收第二光学负载的阴极；第一电路径，其从公共地开始通过第一辅助电容器、第一光学负载端子、第一电结点、耦合电容器、第二电结点、电感器、第二辅助电容器并回到公共地；第二电路径，其从公共地开始通过第二辅助电容器、电感器、第二电结点、耦合电容器、第一电结点、第二光学负载、第三光学负载端子和第一开关并回到公共地；以及第二开关，其连接在第二电结点和公共地之间。
[0010]根据一些实施方式，一种方法可以包含：由控制器将电驱动电路的第一开关设置为关断状态，并将电驱动电路的第二开关设置为接通状态，以对电驱动电路的电感器充电；以及由控制器将电驱动电路的第一开关设置为接通状态，并将电驱动电路的第二开关设置为关断状态，以将电流从电感器放电到第二光学负载中，其中该电感器连接在电结和电压源之间，使得：第一交流电流流经第一辅助电容器、第一光学负载、耦合电容器、该电感器和第二辅助电容器，并且第二交流电流流经该第二辅助电容器、该电感器、该耦合电容器、该第二光学负载和该第一开关。
附图说明
[0011]图1A
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1D是本文所描述的具有连接的光学负载的示例电驱动电路的图。
[0012]图2
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4是示例电流流经本文所描述的具有连接的光学负载的电驱动电路的图。
[0013]图5是与本文所描述的具有连接的光学负载的电驱动电路的性能和/或操作相关的示例曲线图的图。
[0014]图6是与驱动光学负载以发射矩形形状光学脉冲相关的示例过程的流程图。
具体实施方式
[0015]示例实施方式的以下详细描述参考了附图。不同附图中的相同附图标记可以标识相同或相似的元件。
[0016]基于飞行时间的测量系统，例如3D感测(3DS)系统、LIDAR系统等，将光学脉冲发射到视场中，检测经反射的光学脉冲，并通过测量发射的光学脉冲和经反射的光学脉冲之间的延迟和/或差异来确定到视场中对象的距离。一些系统可以具有相对高的脉冲重复率或
调制频率(例如，高达200兆赫(MHz))。TOF
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based测量系统可以包含控制向光学负载(例如，激光二极管、半导体激光器、VCSEL、VCSEL阵列等)提供电流和电压的电驱动电路(例如，激光驱动器)，从而将光学脉冲发射到视场中。光学负载可称为“激光器负载”光学脉冲可以是矩形形状脉冲(也称为“方脉冲”、“方波”、“方波形状”或“脉冲波”等示例)，其是非正弦周期波形，其中振幅在固定的最小值和最大值之间以稳定的频率交替，理想地在最小值和最大值之间具有瞬时或接近瞬时的转换。一些使用情况可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电驱动电路，包括：第一光学负载端子，其接收第一光学负载的阳极；结部分，其包含第一电结和第二光学负载端子，所述第一电结和第二光学负载端子接收所述第一光学负载的阴极和第二光学负载的阳极；第三光学负载端子，其接收所述第二光学负载的阴极；第一开关，其连接在所述第三光学负载端子和公共地之间；耦合电容器，其连接在所述第一电结和第二电结之间；第二开关，其从所述第二电结的第一分支连接并且连接在所述第二电结和所述公共地之间；以及电感器，其从所述第二电结的第二分支连接并且连接在所述第二电结和所述公共地之间。2.根据权利要求1所述的电驱动电路，还包括：第一电压源，其连接在所述公共地和所述第一光学负载端子之间；以及第二电压源，其在所述第二电结的第二分支上，所述第二电压源连接在所述电感器和所述公共地之间。3.根据权利要求2所述的电驱动电路，其中直流电流路径包含所述第一电压源、所述第一光学负载端子、所述第一光学负载、所述第二光学负载端子、所述第二光学负载、所述第三光学负载端子和所述第一开关。4.根据权利要求2所述的电驱动电路，还包括：辅助电容器，其连接到所述公共地并与所述第一电压源并联连接。5.根据权利要求2所述的电驱动电路，其中电感器充电电流路径包含所述第二电压源、所述电感器和所述第二开关。6.根据权利要求2所述的电驱动电路，还包括：辅助电容器，其在所述第二分支中，所述辅助电容器连接到所述公共地并与所述第二电压源并联连接。7.根据权利要求1所述的电驱动电路，其中交流电流路径包含所述第一光学负载端子、所述第一光学负载、所述第二光学负载端子、所述耦合电容器和所述电感器。8.根据权利要求1所述的电驱动电路，其中交流电流路径包含所述电感器、所述耦合电容器、所述第二光学负载端子、所述第二光学负载、所述第三光学负载端子和所述第一开关。9.一种电驱动电路，包括：第一光学负载端子，其用于接收第一光学负载的阳极；第一电结点，其包含第二光学负载端子，所述第一电结点用于接收所述第一光学负载的阴极和用于接收第二光学负载的阳极；第三光学负载端子，其用于接收所述第二光学负载的阴极；第一电路径，其从公共地开始通过第一辅助电容器、所述第一光学负载端子、所述第一电结、耦合电容器、第二电结点、电感器、第二辅助电容器并回到所述公共地；第二电路径，其从所述公共地开始通过所述第二辅助电容器、所述电感器、所述第二电结点、所述耦合电容器、所述第一电结点、所述第二光学负载、所述第三光学负载端子和第
一开关并回到所述公共地；以及第二开关，其连接在所述第二电结点和所述公共地之间。10.根据权利要求9所述的电驱动电路，其中所述电驱动电路被配置为实现所述第一光学负载中的第一上升时间和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：M多尔加诺夫，黄皓，L朱，
申请(专利权)人：朗美通经营有限责任公司，
类型：发明
国别省市：