簡介:
海爾欣科技推出新一代激光器驅動器DFB-2000,多種開箱即用的功能可以幫助用戶快速搭建系統(tǒng)光源,實現(xiàn)精密的光學測量。本篇將介紹DFB-2000核心性能參數的測試結果。
• 集成低噪聲的電流源和高穩(wěn)定的TEC溫度控制器
• 自帶14pin蝶形安裝座,更好的便攜性和機械穩(wěn)定性
• 全新的彩色觸摸屏,便于激光器工作參數的觀察和設置
• 多層級的保護措施確保激光器的安全,延長激光器的使用壽命
技術參數:
l 電流噪聲密度:
電流噪聲密度是表征驅動器電流源噪音水平的核心指標。對于低噪聲的電流源而言,電流的波動比實際電流要小10000甚至100000倍以上。為了測試如此微小的電流波動,我們搭建了圖1所示的電路。
圖1.電流噪聲密度測試電路示意圖
DFB-2000輸出的電流I經過精密電阻R后轉換為電壓信號Vin,并由增益為G的放大電路放大后輸入頻譜儀,圖2給出了頻譜儀測試的結果。圖中黃色信號為頻譜儀本底頻譜響應曲線,綠色信號是放大器(輸入端短接)連接頻譜儀時的頻譜響應曲線,當DFB-2000輸出電流后頻譜響應為藍色信號。根據功率噪聲密度計算公式以及電路傳輸特性,可以計算得到電流噪聲密度約為2.9 nA√Hz,這與進口驅動器的噪聲水平相當。
圖2.DFB-2000頻譜噪聲測試
l 控溫穩(wěn)定性:
激光器工作溫度的變化會導致輸出波長的不穩(wěn)定, 因此準確穩(wěn)定地控制激光器工作溫度至關重要。為了評估DFB-2000的控溫性能,在室溫條件下,將激光器工作溫度設定在0℃,記錄24小時內的溫度變化,如圖3所示。可以看出DFB-2000的溫度控制精度在±0.005℃以內,長期溫度穩(wěn)定性優(yōu)于0.01℃。由于0℃與環(huán)境溫度相差較大,因此可以預期當激光器工作溫度接近室溫時,可以現(xiàn)實更優(yōu)的長期溫度穩(wěn)定性。
圖3.激光器工作溫度在24小時內的變化
l 電流漂移:
在典型的應用環(huán)境中,一天之內的溫度波動往往會超過幾攝氏度。如果驅動器達不到要求,微小的溫度變化可能意味著激光器的電流會發(fā)生顯著變化。下圖展示了利用DFB-2000驅動的激光器工作在0℃時工作電流的漂移。在24小時內,測試環(huán)境的溫度變化超過3℃,激光器電流的大漂移為37 µA。
圖4.DFB-2000輸出電流24小時的漂移
l 3dB帶寬:
小信號調制時的3dB帶寬是衡量驅動器帶寬響應特性的關鍵參數。下圖給出了帶寬響應測試的電路圖。
圖5. DFB-2000帶寬響應測試電路示意圖
函數發(fā)生器生成的正弦信號Vin通過模擬調制端口輸入DFB-2000,電流I經過精密電阻R,測量R兩端電壓信號Vout,利用公式20log(Vout/Vin)計算得到帶寬,如圖6所示。在100kHz調制頻率以內,驅動器的增益平坦度小于-3dB,因此能夠滿足絕大多數基于波長調制技術的TDLAS系統(tǒng)的需求。
圖6. DFB-2000帶寬響應特性
l 電流軟鉗制:
DFB-2000集成了多重措施保護激光器的安全,如大電流軟鉗制、輸出緩啟動、過壓欠壓保護、超溫保護、繼電器短路輸出保護等。其中大電流軟鉗制功能可以快速實現(xiàn)電流的鉗位,有效規(guī)避異常情況下大電流對激光器造成的損傷。
用戶在使用大電流軟鉗制功能時,首先要根據激光器參數設置對應的大工作電流,當激光器實際電流高于該電流時,DFB-2000會確保電流處于限流值。電流軟鉗制的測試電路與3dB帶寬測試相同。圖7(b)顯示了大電流軟鉗制的實際效果,可以明顯的看到,當精密電阻R兩端電壓(紅色信號)超過閾值時,會被固定在該閾值電壓上。圖中調制信號(藍色三角波)幅度為1.54V,當激光器工作電流為200mA,設置的大工作電流為250mA時,測試得到鉗制電壓為2.42V(DFB-2000模擬調制系數為100mA/V±5%),對應鉗制電流為242mA,與實際設定值一致。
圖7.(a)電流工作在大鉗制電流以下(b)大電流軟鉗制的實際測試效果
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