ROHM半导体激光仿真模型概要

概要

应用于激光雷达（LiDAR）及高功率工业设备的


半导体


激光器（以下简称激光


二极管


）设计中，因需实现纳秒级的高速脉冲驱动与大电流控制，结合寄生电感和热特性开展精细化解析是必不可少的环节。


罗姆


（ROHM）为助力设计人员在更贴近实际整机的环境中完成


仿真


工作，特提供可还原器件


电气


特性的SPICE模型，以及


光学


设计中不可或缺的光线文件（Ray File）。本文档将围绕以下核心要点，对罗姆激光二极管专用仿真模型进行详细说明。

· SPICE模型的体系：紧凑型模型与子电路模型（宏模型、行为模型）的差异说明

·高功率激光二极管模型的特点：可在PS


pi


ce、LTspice中使用，且实现电气特性与光输出特性


耦合


的行为模型结构。

· 光学解析专用光线文件Ray File：可在光学仿真软件 LightTools、Ansys Zemax Op


ti


cStudio中调用的光线数据概述

· 实际设计中的应用：利用评估板电路开展脉冲驱动仿真的实际案例

SPICE模型的种类

SPICE模型分为"紧凑模型（器件模型）"和"子电路模型"两种（表1）。紧凑模型（器件模型）针对双极


晶体管


、二极管、


LED


等单一元件，语法以".MODEL"开头。子电路模型由多个元件组合构成，适用于


MOSFET


、SiC功率器件、激光二极管以及部分二极管。

语法以「.


SUB


CKT」开始，该模型语法以 「.SUBCKT」开头，以「.ENDS」结尾。在各类子电路模型中，数字晶体管、MOSFET等器件，均通过由多个元件构成的等效电路所定义的宏模型进行描述；而碳化硅SiC功率器件、激光二极管等器件，因存在宏模型无法还原的器件特性，故通过以自定义公式定义该类特性的行为模型进行描述。

罗姆提供的仿真模型

罗姆提供的激光二极管仿真模型具体分为以下两类：

SPICE模型

截至2026年3月，罗姆的激光二极管产品已配套推出高功率激光二极管专用SPICE模型。上述模型均适配 PSpice与LTspice仿真软件，文件名称如下所示。尽管模型文件有数个版本，但所有文件均可在两款仿真软件中通用。文件名后缀带有”_Po”的为光输出模型。

Ray File

LightTools及Ansys Zemax OpticStudio可使用的Ray数据文件以以下的文件名表示。