一维可寻址VCSEL激光器驱动电路及激光雷达的制作方法

本申请主要涉及电子芯片领域，具体涉及一维可寻址vcsel激光器驱动电路及激光雷达。

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。其具有发散角小、光束对称、波长热稳定性高、光束质量稳定、光电转换效率高、功耗低、易于集成等优点，适于作为光源被广泛应用。例如用于补盲激光雷达、扫地机器人的避障方案等。

2、无论是补盲雷达还是扫地机器人的避障方案，vcsel激光器被点亮的频率直接影响其扫描精度，点亮频率越高，扫描精度越大；目前采用fpga或单片机配合设定的控制程序来实现对电压源进行开关控制，但是fpga或单片机中在接收到触发信号后需要利用存储在其中的程序进行计算，计算的耗时导致电压源的开关控制最小间隔时间仅能达到微秒级别，也就是说，在该控制程序下的vcsel激光器仅能实现微秒级别的扫描频率，其无法满足vcsel激光器高频率点亮的需求，影响vcsel芯片扫描效率。

技术实现思路

1、本申请的一个优势在于提供了一维可寻址vcsel激光器驱动电路，其中，通过硬件控制的方式，减少程序计算所需时间，vcsel激光器点亮频率达到纳秒级，提高vcsel激光器点亮频率，进而提高激光雷达扫描精准度。

2、本申请的另一个优势在于提供了一维可寻址vcsel激光器驱动电路，其中，纯硬件控制电路供电，避免软件计算和控制的延迟或不稳定性导致的点亮频率的不准确的问题，实现控制程序对vcsel激光器上的发光单元精准点亮，提高以vcsel激光器为光源的终端的可靠性以及准确性。

3、本申请的另一个优势在于提供了一维可寻址vcsel激光器驱动电路，其中，纯硬件控制激光器点亮，减少软件配合，降低终端设备制造以及维护成本。

4、为了实现上述至少一优势或其他优势和目的，根据本申请的一个方面，提供了一维可寻址vcsel激光器驱动电路，包括

5、充电电路，与电压源电性连接，且该充电电路包括第一开关、储能电容，所述第一开关闭合后使得电压源向所述储能电容充电；

6、放电电路，包括第二开关，所述第二开关闭合后储能电容的电流流经所述vcsel激光器；以及

7、控制总成，所述控制总成包括计数器、编解码器以及控制电路，其中

8、所述计数器接收脉冲信号并形成二进制信号；

9、所述编解码器与所述计数器电性连接，该编解码器根据所述二进制信号在与该二进制信号对应的输出引脚输出高电平；

10、所述控制电路包括第三开关、电阻r1、电阻r2，其中所述第三开关接收到编解码器输出的高电平后闭合；在所述第三开关闭合后，所述电阻r1和所述电阻r2使得所述第一开关在电压差下闭合以导通所述充电电路；

11、其中，所述第二开关与计数器上每间隔一个二进制信号发出一个高电平的输出引脚电性连接，所述计数器的输出引脚输出的高电平给到第二开关以使得第二开关闭合点亮vcsel激光器。

12、在根据本申请所述的一维可寻址vcsel激光器驱动电路中，所述第二开关与所述计数器的二进制数最低位的输出引脚电性连接。

13、在根据本申请所述的一维可寻址vcsel激光器驱动电路中，一个所述控制电路仅控制一个与其对应的充电电路闭合、断开；所述vcsel激光器具有多个发光单元，每一个所述充电电路对应向一个所述发光单元供电。

14、在根据本申请所述的一维可寻址vcsel激光器驱动电路中，所述编解码器的输出引脚为多个，且多个编解码器的输出引脚中每间隔一个输出引脚电性连接一个所述控制电路。

15、在根据本申请所述的一维可寻址vcsel激光器驱动电路中，所述第一开关为pmos管。

16、在根据本申请所述的一维可寻址vcsel激光器驱动电路中，所述第二开关为nmos管。

17、在根据本申请所述的一维可寻址vcsel激光器驱动电路中，所述第三开关为nmos管。

18、在根据本申请所述的一维可寻址vcsel激光器驱动电路中，所述电阻r1的阻值小于所述电阻r2阻值。

19、在根据本申请所述的一维可寻址vcsel激光器驱动电路中，所述电阻r1的阻值为r，所述电阻r2的阻值为2r。

20、在根据本申请所述的一维可寻址vcsel激光器驱动电路中，所述充电电路还包括限制储能电容的电流朝电压源方向流动的二极管。

21、在根据本申请所述的一维可寻址vcsel激光器驱动电路中，所述二进制信号分别为000，001，010，011，100，101，110，111。

22、在根据本申请所述的一维可寻址vcsel激光器驱动电路中，所述充电电路用于削弱进入到所述第一开关内静电的第一开关保护元件。

23、在根据本申请所述的一维可寻址vcsel激光器驱动电路中，所述放电电路还包括用于削弱进入到所述第二开关的静电的第二开关保护元件。

24、在根据本申请所述的一维可寻址vcsel激光器驱动电路中，所述控制电路还包括用于削弱进入到所述第三开关的静电的第三开关保护元件。

25、一种激光雷达，包括：

26、根据本申请的又一个方面，本申请提出了一种激光雷达，其包括：

27、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一唯可寻址vcsel激光器以及如上所述的任一一维可寻址vcsel激光器驱动电路中；

28、用于接收激光信号的激光接收装置；以及

29、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。

30、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。

31、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：

1.一维可寻址vcsel激光器驱动电路，其特征在于，包括

2.根据权利要求1所述的一维可寻址vcsel激光器驱动电路，其中，所述第二开关与所述计数器的二进制数最低位的输出引脚电性连接。

3.根据权利要求1所述的一维可寻址vcsel激光器驱动电路，其中，一个所述控制电路仅控制一个与其对应的充电电路闭合、断开；所述vcsel激光器具有多个发光单元，每一个所述充电电路对应向一个所述发光单元供电。

4.根据权利要求1所述的一维可寻址vcsel激光器驱动电路，其中，所述编解码器的输出引脚为多个，且多个编解码器的输出引脚中每间隔一个输出引脚电性连接一个所述控制电路。

5.根据权利要求1所述的一维可寻址vcsel激光器驱动电路，其中，所述第一开关为pmos管。

6.根据权利要求1所述的一维可寻址vcsel激光器驱动电路，其中，所述第二开关为nmos管。

7.根据权利要求1所述的一维可寻址vcsel激光器驱动电路，其中，所述第三开关为nmos管。

8.根据权利要求1所述的一维可寻址vcsel激光器驱动电路，其中，所述电阻r1的阻值小于所述电阻r2阻值。

9.根据权利要求8所述的一维可寻址vcsel激光器驱动电路，其中，所述电阻r1的阻值为r，所述电阻r2的阻值为2r。

10.根据权利要求1所述的一维可寻址vcsel激光器驱动电路，其中，所述充电电路还包括限制储能电容的电流朝电压源方向流动的二极管。

11.根据权利要求1所述的一维可寻址vcsel激光器驱动电路，其中，所述二进制信号分别为000，001，010，011，100，101，110，111。

12.根据权利要求1所述的一维可寻址vcsel激光器驱动电路，其中，所述充电电路用于削弱进入到所述第一开关内静电的第一开关保护元件。

13.根据权利要求1所述的一维可寻址vcsel激光器驱动电路，其中，所述放电电路还包括用于削弱进入到所述第二开关的静电的第二开关保护元件。

14.根据权利要求1所述的一维可寻址vcsel激光器驱动电路，其中，所述控制电路还包括用于削弱进入到所述第三开关的静电的第三开关保护元件。

15.一种激光雷达，其特征在于，包括：

技术总结
本申请公开一维可寻址VCSEL激光器驱动电路，包括充电电路、放电电路、控制总成，所述控制总成包括计数器、编解码器以及控制电路，通过计数器给编解码器发送二进制信号，然后编解码器控制充电电路导通，计数器控制放电电路导通，实现硬件连接的方式通过硬件本身的触发和信号输出，跳过FPGA或单片机中的程序计算时间，实现VCSEL芯片更高频率的点亮行为，提高了VCSEL芯片的扫描效率。

技术研发人员：杨通辉,郭铭浩,李念宜,刘赤宇
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：2024/3/27