激光雷达具有测程远、指向性好、效率高等优点,被广泛应用于无人驾驶、智能机器人、地形测量测绘等领域。激光雷达的探测性能与激光光源发出的光脉冲质量密切相关,而光脉冲的质量直接由半导体激光器驱动电路决定,为实现远距离、高精度的探测,高功率、窄脉宽的激光驱动技术成为现阶段研究的热点。传统的半导体激光器驱动电路多由高压电源供电模块组成,存在着体积大、可靠性差、成本高等问题。为提高激光雷达的探测性能,半导体激光器驱动电路的研究具有重要意义。本文基于高速开关、电感、电容等元件设计了一种半导体激光器驱动电路,并通过热仿真优化方法提高了驱动电路的稳定性,最终实现的电路具有高功率、窄脉宽、小型化特点。首先通过提出的技术指标确定了驱动电路的整体架构,包括高速开关电路、升压电路以及电容放电驱动单元。高速开关电路采用MOSFET和驱动芯片进行设计,提高了开关开启速度,实现了纳秒级的开关;基于电感储能原理设计了升压电路及其工作模式,实现了为电路提供瞬态高压的功能,避免了高压模块的引入;采用建立实际电路模型方法确定了电容放电驱动单元的工作状态,并运用ORCAD PSPICE软件对电路进行了瞬态参数扫描仿真,完成了电路参数设计,实现了大电流、窄脉宽的电流脉冲。在此基础上,针对半导体激光器输出功率受电路工作温度升高而下降的问题,采用ANSYS Icepak软件开展了半导体激光器驱动电路的热温度场优化设计,实现了驱动电路工作温度低、热量传递较均匀的设计方案,以此提高了电路的稳定性。最终实现的驱动电路板为23 mm×9 mm,并对其进行测试。测试结果表明:电路工作于低压直流电源,经升压电路实现了100 V高压,输出激光脉冲宽度为3.8 ns,峰值功率大于300 W,最高重复频率为40 k Hz。在没有外加温控系统下以当前车载激光雷达的重复频率20 k Hz条件下进行测试,半导体激光器驱动电路能够在45℃较高环境温度下稳定工作。