新品降臨——DFB-2000近紅外激光驅動器

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係統光源，實現精密的光學測量。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定的TEC溫度控製器

• 自帶14pin蝶形安裝座，更好的便攜性和機械穩定性

• 全新的彩色觸摸屏，便於(yu) 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。對於(yu) 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(wei) 了測試如此微小的電流波動，我們(men) 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後轉換為(wei) 電壓信號Vin，並由增益為(wei) G的放大電路放大後輸入頻譜儀(yi) ，圖2給出了頻譜儀(yi) 測試的結果。圖中黃色信號為(wei) 頻譜儀(yi) 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(yi) 時的頻譜響應曲線，當DFB-2000輸出電流後頻譜響應為(wei) 藍色信號。根據功率噪聲密度計算公式以及電路傳(chuan) 輸特性，可以計算得到電流噪聲密度約為(wei) 2.9 nA√Hz，這與(yu) 進口驅動器的噪聲水平相當。

圖2.DFB-2000頻譜噪聲測試

l 控溫穩定性：

       激光器工作溫度的變化會(hui) 導致輸出波長的不穩定, 因此準確穩定地控製激光器工作溫度至關(guan) 重要。為(wei) 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(nei) 的溫度變化，如圖3所示。可以看出DFB-2000的溫度控製精度在±0.005℃以內(nei) ，長期溫度穩定性優(you) 於(yu) 0.01℃。由於(yu) 0℃與(yu) 環境溫度相差較大，因此可以預期當激光器工作溫度接近室溫時，可以現實更優(you) 的長期溫度穩定性。

圖3.激光器工作溫度在24小時內(nei) 的變化

l 電流漂移：

       在典型的應用環境中，一天之內(nei) 的溫度波動往往會(hui) 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(hui) 發生顯著變化。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(nei) ，測試環境的溫度變化超過3℃，激光器電流的大漂移為(wei) 37 µA。

圖4.DFB-2000輸出電流24小時的漂移

l 3dB帶寬：

       小信號調製時的3dB帶寬是衡量驅動器帶寬響應特性的關(guan) 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

       函數發生器生成的正弦信號Vin通過模擬調製端口輸入DFB-2000，電流I經過精密電阻R，測量R兩(liang) 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調製頻率以內(nei) ，驅動器的增益平坦度小於(yu) -3dB，因此能夠滿足絕大多數基於(yu) 波長調製技術的TDLAS係統的需求。

圖6. DFB-2000帶寬響應特性

l 電流軟鉗製：

       DFB-2000集成了多重措施保護激光器的安全，如大電流軟鉗製、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。其中大電流軟鉗製功能可以快速實現電流的鉗位，有效規避異常情況下大電流對激光器造成的損傷(shang) 。

       用戶在使用大電流軟鉗製功能時，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於(yu) 該電流時，DFB-2000會(hui) 確保電流處於(yu) 限流值。電流軟鉗製的測試電路與(yu) 3dB帶寬測試相同。圖7（b）顯示了大電流軟鉗製的實際效果，可以明顯的看到，當精密電阻R兩(liang) 端電壓（紅色信號）超過閾值時，會(hui) 被固定在該閾值電壓上。圖中調製信號（藍色三角波）幅度為(wei) 1.54V，當激光器工作電流為(wei) 200mA，設置的大工作電流為(wei) 250mA時，測試得到鉗製電壓為(wei) 2.42V（DFB-2000模擬調製係數為(wei) 100mA/V±5%），對應鉗製電流為(wei) 242mA，與(yu) 實際設定值一致。

圖7.（a）電流工作在大鉗製電流以下（b）大電流軟鉗製的實際測試效果