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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系統光源，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溫度控制器
• 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 控溫穩定性：
激光器工作溫度的變化會導致輸出波長的不穩定, 因此準確穩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，長期溫度穩定性優于0.01℃。由于0℃與環境溫度相差較大，因此可以預期當激光器工作溫度接近室溫時，可以現實更優的長期溫度穩定性。
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。
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