新品降臨——DFB-2000近紅外激光驅(qū)動器

簡介：

       海爾欣科技推出新一代激光器驅(qū)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(xué)測量。本篇將介紹DFB-2000核心性能參數(shù)的測試結(jié)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(jī)械穩(wěn)定性

• 全新的彩色觸摸屏，便于激光器工作參數(shù)的觀察和設(shè)置

• 多層級的保護(hù)措施確保激光器的安全，延長激光器的使用壽命

技術(shù)參數(shù)：

l 電流噪聲密度：

        電流噪聲密度是表征驅(qū)動器電流源噪音水平的核心指標(biāo)。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(jīng)過精密電阻R后轉(zhuǎn)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(jié)果。圖中黃色信號為頻譜儀本底頻譜響應(yīng)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(yīng)曲線，當(dāng)DFB-2000輸出電流后頻譜響應(yīng)為藍(lán)色信號。根據(jù)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(jìn)口驅(qū)動器的噪聲水平相當(dāng)。

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(dǎo)致輸出波長的不穩(wěn)定, 因此準(zhǔn)確穩(wěn)定地控制激光器工作溫度至關(guān)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(shè)定在0℃，記錄24小時內(nèi)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(nèi)，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(yù)期當(dāng)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(nèi)的變化

l 電流漂移：

       在典型的應(yīng)用環(huán)境中，一天之內(nèi)的溫度波動往往會超過幾攝氏度。如果驅(qū)動器達(dá)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(qū)動的激光器工作在0℃時工作電流的漂移。在24小時內(nèi)，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(diào)制時的3dB帶寬是衡量驅(qū)動器帶寬響應(yīng)特性的關(guān)鍵參數(shù)。下圖給出了帶寬響應(yīng)測試的電路圖。

圖5. DFB-2000帶寬響應(yīng)測試電路示意圖

       函數(shù)發(fā)生器生成的正弦信號Vin通過模擬調(diào)制端口輸入DFB-2000，電流I經(jīng)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(diào)制頻率以內(nèi)，驅(qū)動器的增益平坦度小于-3dB，因此能夠滿足絕大多數(shù)基于波長調(diào)制技術(shù)的TDLAS系統(tǒng)的需求。

圖6. DFB-2000帶寬響應(yīng)特性

l 電流軟鉗制：

       DFB-2000集成了多重措施保護(hù)激光器的安全，如大電流軟鉗制、輸出緩啟動、過壓欠壓保護(hù)、超溫保護(hù)、繼電器短路輸出保護(hù)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(jù)激光器參數(shù)設(shè)置對應(yīng)的大工作電流，當(dāng)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(dāng)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(diào)制信號（藍(lán)色三角波）幅度為1.54V，當(dāng)激光器工作電流為200mA，設(shè)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(diào)制系數(shù)為100mA/V±5%），對應(yīng)鉗制電流為242mA，與實際設(shè)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