普源DS70000系列示波器在脈沖激光中的測試應用

向客戶實驗室提供了普源DS70000系列示波器＋PD光電探測器，以用于超快激光研究。

客戶簡介：
北方某著名高校激光實驗室團隊于1982年由中國超快激光技術的奠基人創立，迄今有40余年飛秒激光技術的研究歷史，在飛秒激光技術領域有很大國際影響力。
客戶團隊目前主要開展新型的超短脈沖激光技術及其應用的前沿探索。研究方向包括：新型超快光纖飛秒激光技術、光學參量振蕩技術、超短脈沖光場調控技術、飛秒激光與物質的相互作用、光學頻率梳精密測量、超快太赫茲技術及生物光子學技術等。

應用場景介紹：
在激光類相關實驗中，為了全面且精準地了解激光信號的特性，以確保激光系統能夠穩定、高效地運行，滿足不同應用場景的需求，通常需要對激光信號進行多維度的嚴格測試，具體如下：
1、激光功率測量
精確測定激光功率的各項參數，對于評估激光系統的性能和應用效果至關重要。平均功率是衡量激光在一段時間內輸出能量的平均水平，它反映了激光器持續工作時的能量輸出能力，在激光加工、激光照明等領域，穩定的平均功率是保證加工質量和照明效果的關鍵。峰值功率則是針對脈沖激光而言，它體現了單個脈沖瞬間所釋放的最大能量，對于激光測距、激光雷達等應用，高的峰值功率有助于實現更遠距離的探測和更精確的測量。
2、激光脈沖特性分析
脈沖特性是脈沖激光的重要特征，直接影響著激光在各個領域的應用效果。脈沖寬度測量能夠確定激光脈沖的持續時間，超短脈沖寬度的激光在材料加工、醫學治療等領域具有獨特的優勢。脈沖重復頻率測量（即激光重頻），是指單位時間內激光脈沖出現的次數，它決定了激光系統的數據傳輸速率或探測頻率，在激光通信和激光雷達系統中起著關鍵作用。上升時間和下降時間的測量則反映了激光脈沖從低電平到高電平以及從高電平到低電平的變化速度，對于高速激光系統的性能評估和優化具有重要意義。
3、光譜特性測試
光譜特性的準確測試是深入了解激光本質特征的重要手段。中心波長測量能夠確定激光輸出的主要波長，不同的應用場景對激光波長有特定的要求，如光通信領域需要特定波長的激光以實現高效的數據傳輸。光譜寬度測量反映了激光光譜的分布范圍，窄光譜寬度的激光在高精度光譜分析、光通信中的相干檢測等方面具有優勢。縱模和橫模測量則有助于分析激光的模式結構，單縱模和低階橫模的激光具有更好的光束質量和穩定性，適用于許多高精度的應用。偏振分析主要是確定激光的偏振狀態，如線偏振、圓偏振或橢圓偏振等，在激光光學、光通信、材料科學等領域，對激光的偏振態有特定的要求，因此準確的偏振分析至關重要。
在上述眾多測試項目中，脈沖功率以及脈沖特性分析由于涉及到快速變化的信號，對測試設備的性能要求較高，通常需要通過高靈敏度的 PD 光電探測器搭配高帶寬示波器來完成測試。PD 光電探測器能夠快速將激光脈沖信號轉換為電信號，而高帶寬示波器則可以精確地捕捉和顯示這些快速變化的電信號，從而實現對脈沖功率、脈沖寬度、脈沖重復頻率、上升下降時間等參數的準確測量和分析。

應用關鍵因素：
RIGOL DS70000 系列是高端數字示波器，適合高帶寬、高速信號的測量，其優勢如下：
（1）高帶寬和采樣率
帶寬可達5GHz，采樣率20 GSa/s，能夠捕獲高速信號且細節清晰。憑借著高帶寬和高采樣率可精確捕獲高速脈沖信號的上升沿、下降沿和微弱變化。
（2）深存儲
對于重頻低的激光信號來說，既要反映出信號的頻率，又要采集到脈沖信號的細節，那么就需要在高采樣率下采集比較長的時間，而DS70000系列示波器最高2Gpts 的存儲深度，保證了該示波器在20GSa/s的采樣率下也可以采集100ms，能保證多個周期的采集效果。
（3）品牌效應
天津大學電工電子基礎實驗室在過去的幾年里采購基礎四件套設備上百套，該實驗室部分本校研究生、博士研究生在本科期間在實驗室已經用過RIGOL儀器，所以對RIGOL品牌有較深的信任
（4）國產化替代的需求
客戶已經被美國列入制裁名單，采購涉美產品存在一定的風險。
（5）良好的售后服務
RIGOL在北京有研發總部以及技術工程師常駐，能及時的遠程或現場支持到客戶，及時解決客戶疑問，提供良好的售前體驗與售后支持。
整體貢獻與綜效：
通過使用 RIGOL DS70000 系列示波器＋PD光電探測器的組合，能很好地滿足客戶實驗室對于激光信號的測試分析，通過前期演示以及交付培訓，客戶快速上手并且完成了近期的相關實驗，論文投稿并發布。

高速示波器+PD光電探測器是激光相關測試的基本方法，通過該測試方案能簡單快速的測試激光功率、時間相關參數信息；

激光類相關測試對示波器沒有更多的分析要求，不需要探頭等額外附件，PD光電探測器通過標準同軸接口連接示波器，接線簡單，測試方便；

結論：
高帶寬示波器搭配 PD 光電探測器的測試方案，憑借其出色的性能和廣泛的適用性，在激光領域中占據著舉足輕重的地位，廣泛應用于各類激光相關的生產和實驗場景，包括高校激光實驗室、激光雷達領域、激光醫美行業、激光器生產制造、激光通信行業等，高帶寬示波器與 PD 光電探測器相結合的方案，以其全面的測試能力和廣泛的適用性，為激光領域的科研、生產和應用提供了堅實的技術支持，推動著激光技術的不斷發展和進步。