RIGOL DS80000高带宽示波器在激光脉冲测试中的应用案例

案例背景：

激光（laser）是“透过受激辐射产生的光放大”（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）的缩写，相较于其他类型的光，激光具有发散度小、亮度高、单色性好、相干性好等一系列特点，因此被广泛地运用于量子信息、激光雷达、先进工业和医疗美容等诸多领域。

激光器是利用受激辐射原理发射激光的器件，激光器分为固体激光器、气体激光器、染料激光器、半导体激光器、光纤激光器和自由电子激光器6种。其中半导体激光器又称激光二极管，是用半导体材料作为工作物质的激光器。半导体激光器是最常见实用的一类激光器，它体积小、寿命长，并可采用简单的注入电流的方式来泵浦，其工作电压和电流与集成电路兼容，因而可与之单片集成。并且还可以用高达GHz的频率直接进行电流调制以获得高速调制的激光输出。

Figure.1 一束激光

Figure.2激光器结构和原理

相较于连续激光器，脉冲激光器能够在极短的时间内释放高峰值功率的激光脉冲，激光脉冲通常在纳秒(10-9秒)或皮秒(10-12秒)范围内，短脉冲持续时间使其适用于材料烧蚀，精密加工和时间分辨光谱等应用，在科学研究、医学、通信、材料加工等领域中具有广泛应用。

Figure 3. 脉冲激光器工作示意图

由于脉冲激光信号本身就具有边沿时间快，持续时间短的特点，测试激光脉冲就需要提供一个高速率且稳定采样的采集设备来观察输出光的信息。在参数上要求示波器需要拥有足够的带宽能够快速响应脉冲的上升和下降，其次要有足够高的采样率，保证采集到的脉冲不失真。测试时通常还需把原本的激光器接一个光电探测器（PD），将激光信号转化成电信号在进行测量。

Figure 4. RIGOL DS80000系列高带宽器

Figure 5. 光电探测器+示波器测激光脉宽

Figure 6. ns级别光脉冲信号测试脉宽结果

关键成功因素:

DS80000系列数字示波器全通道均支持13GHz满带宽，能够满足激光器13GHz以下的测量，同时支持40GSa/s，根据奈奎斯特采样定律，采样率大于被测波形的两倍就可以恢复信号，所以DS80000可以采集周期50ps以上的信号。除硬件外示波器还具备REF参考波形功能，可以保留十个采集到的信号供参考，可有效进行不同频率和功率的分析。

下面列举用户采用RIGOL方案的一些主要竞争考量因素

1、DS80000系列仪器最高可达13GHz模拟带宽,具备更强大的高速信号分析能力，保证测试波形更完整，不失真

2、仪器具备最高40GSa/s的实时采样率,且4通道均能同时达到最高采样率水平，模拟通道间延迟≤50ps，能够支持多通道脉冲激光的对比测试

3、仪器上升时间≤33ps（13GHz），测试200ps及以上快沿时间的信号，误差可低于2%，极大提高快速信号测试的准确度

结论:

经过前期需求匹配的沟通以及实地的测试试用，确定DS80000已能够完全满足客户的使用需求。

DS80000的优势:

DS80000系列高带宽实时数字示波器是RIGOL自主研发的第八代数字示波器，提供最高 13 GHz 模拟带宽，最高40 GSa/s实时采样率，实时模式下最高250,000 wfms/s波形捕获率，存储深度高达4 Gpts，支持多种协议一致性分析功能，无论是高速器件及系统性能验证，还是各种类型的快速信号实时捕获，都能做到完整不失真的捕获波形，进而得到准确合格的结果，帮助用户完成产品的持续验证与改良工作。