单点VCSEL激光器驱动电路及激光设备的制作方法

本申请主要涉及电子芯片领域，具体涉及单点vcsel激光器驱动电路及激光设备。

背景技术：

1、vcsel(vertical cavity surface emitting laser，垂直腔面发射激光器)芯片是一种被用于光通信、传感、光存储等领域的半导体激光器。vcsel激光器主要由发光单元以及驱动电路构成，驱动电路用以向发光单元供电，实现vcsel激光器被点亮。vcsel激光器被应用于消费电子作为人脸识别的光源，例如应用于手机、刷脸支付等；又或者被应用于消费电子作为障碍物识别的光源，例如应用于服务型机器人(扫地机器人)的避障方案。

2、服务型机器人避障方案目前采用的多为eel(edge-emitting laser，边发射激光器)芯片，eel芯片是一种从激光器边缘发射激光光束的半导体器件，其优点是功率密度高，缺点生产成本高且一致性难。eel用于服务型机器人中，其驱动电流大。

技术实现思路

1、本申请的一个优势在于提供了单点vcsel激光器驱动电路，其中，该单点vcsel激光器驱动电路用以驱动单个发光孔的vcsel芯片发光，实现极窄脉冲(0.5纳秒)持续时间短，vcsel芯片发光所需功耗低,且驱动电流小，驱动成本低。

2、本申请的另一个优势在于提供了单点vcsel激光器驱动电路，其中，vcsel芯片被点亮的时间短，其在工作时发热少，峰值功率更高，探测距离远，能够适配更多不同型号的spad。

3、充电电路，与电压源电性连接，该充电电路上具有电容，电压源的电荷存储于电容，电容内的电荷输出给单点vcsel激光器；

4、放电电路，该放电电路上具有能够实现纳秒级脉宽内开启和关闭的开关器件，开关器件在闭合后，存储于电容内的电荷点亮所述单点vcsel激光器；

5、栅极电路，该栅极电路向开关器件输出电流以控制开关器件闭合；

6、控制电路，该控制电路接收到指令信号后，控制所述栅极电路输出电流给开关器件。

7、在根据本申请所述的单点vcsel激光器驱动电路中，所述开关器件开启和关闭脉宽1.0纳秒以内。

8、在根据本申请所述的单点vcsel激光器驱动电路中，所述栅极电路上具有电流输出器件，控制电路向电流输出器件输入高电平后，电流输出器件以输出高电平的方式输出电流给开关器件。

9、在根据本申请所述的单点vcsel激光器驱动电路中，所述栅极电路包括过滤电压噪声的线线稳压器以及磁珠，提供给电流输出器件的电压先经线线稳压器过滤噪声，然后再经磁珠二次过滤。

10、在根据本申请所述的单点vcsel激光器驱动电路中，所述栅极电路上具有存储电荷的至少两个分电容，所述分电容内的电荷输出给电流输出器件。

11、在根据本申请所述的单点vcsel激光器驱动电路中，所述控制电路上设有电阻r2和与电阻r2并联的电阻r3。

12、在根据本申请所述的单点vcsel激光器驱动电路中，所述充电电路包括稳压电容以及多个电容器件组成以降低整个充电电路的寄生电感的储能电容，储能电容内的电荷输出到单点vcsel激光器。

13、在根据本申请所述的单点vcsel激光器驱动电路中，所述储能电容与分压电容之间具有充电电阻r1。

14、在根据本申请所述的单点vcsel激光器驱动电路中，还包括用以指示单点vcsel激光器被点亮的信号反馈电路。

15、在根据本申请所述的单点vcsel激光器驱动电路中，所述开关为nmos开关。

16、根据本申请的又一个方面，本申请提出了一种激光设备，其包括：

17、用于投射激光的激光投射装置，其中，所述激光投射装置包括单点vcsel激光器以及如上所述的任一单点vcsel激光器驱动电路中；

18、用于接收激光信号的激光接收装置；以及

19、可通信地连接于所述激光投射装置和所述激光接收装置的处理器。

20、通过对随后的描述和附图的理解，本申请进一步的目的和优势将得以充分体现。

21、本申请的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。

技术特征：

1.单点vcsel激光器驱动电路，其特征在于，包括

2.根据权利要求1所述的单点vcsel激光器驱动电路，其中，所述开关器件开启和关闭脉宽1.0纳秒以内。

3.根据权利要求1所述的单点vcsel激光器驱动电路，其中，所述栅极电路上具有电流输出器件，控制电路向电流输出器件输入高电平后，电流输出器件以输出高电平的方式输出电流给开关器件。

4.根据权利要求3所述的单点vcsel激光器驱动电路，其中，所述栅极电路包括过滤电压噪声的线线稳压器以及磁珠，提供给电流输出器件的电压先经线线稳压器过滤噪声，然后再经磁珠二次过滤。

5.根据权利要求3所述的单点vcsel激光器驱动电路，其中，所述栅极电路上具有存储电荷的至少两个分电容，所述分电容内的电荷输出给电流输出器件。

6.根据权利要求3所述的单点vcsel激光器驱动电路，其中，所述控制电路上设有电阻r2和与电阻r2并联的电阻r3。

7.根据权利要求1所述的单点vcsel激光器驱动电路，其中所述充电电路包括稳压电容以及多个电容器件组成以降低整个充电电路的寄生电感的储能电容，储能电容内的电荷输出到单点vcsel激光器。

8.根据权利要求7所述的单点vcsel激光器驱动电路，其中，所述储能电容与分压电容之间具有充电电阻r1。

9.根据权利要求1所述的单点vcsel激光器驱动电路，其中，还包括用以指示单点vcsel激光器被点亮的信号反馈电路。

10.根据权利要求1所述的单点vcsel激光器驱动电路，其中，所述开关为nmos开关。

11.一种激光设备，其特征在于，包括：

技术总结
本申请公开单点VCSEL激光器驱动电路，包括充电电路，与电压源电性连接，该充电电路上具有电容，电压源的电荷存储于电容，电容内的电荷输出给单点VCSEL激光器；放电电路，该放电电路上具有能够实现纳秒级脉宽内开启和关闭的开关器件，开关器件在闭合后，存储于电容内的电荷点亮所述单点VCSEL激光器；栅极电路，该栅极电路向开关器件输出电流以控制开关器件闭合；控制电路，该控制电路接收到指令信号后，控制所述栅极电路输出电流给开关器件。该单点VCSEL激光器驱动电路用以驱动单个发光孔的VCSEL芯片发光，实现极窄脉冲(0.5纳秒)持续时间短，VCSEL芯片发光所需功耗低,且驱动电流小，驱动成本低。

技术研发人员：杨通辉,郭铭浩
受保护的技术使用者：浙江睿熙科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/23