RIGOL DS80000 高带宽示波器在激光脉冲测试中的应用案例-电子发烧友网

在激光技术飞速发展的今天，激光脉冲测试在科研、工业加工、通信等诸多领域都发挥着至关重要的作用。精准获取激光脉冲的各项参数，是确保激光系统稳定运行、优化系统性能的关键。RIGOL DS80000 系列高带宽示波器凭借卓越的性能，为激光脉冲测试提供了可靠的解决方案，助力各行业攻克测试难题。本文将通过具体案例，深入剖析 RIGOL DS80000 在激光脉冲测试中的应用。

一、RIGOL DS80000 系列示波器概述
RIGOL DS80000 系列是普源精电自主研发的第八代数字示波器，专为应对高速信号测试挑战而设计。该系列示波器拥有最高 13GHz 的模拟带宽，最高 40GSa/s 的实时采样率，以及最高 4Gpts 的存储深度，波形捕获率可达 500,000wfms/s。同时，配备 15.6 英寸高清触摸大屏，支持多窗口手势操作，并具备丰富的触发功能、串行总线解码功能和数学运算功能，能够满足复杂测试场景的需求。
二、在半导体激光器调制带宽测试中的应用
2.1 测试背景与挑战
半导体激光器在光通信、激光加工等领域应用广泛，调制带宽是衡量其性能的重要指标。在测试半导体激光器调制带宽时，需提供一个频率范围最大 10GHz 且幅值可调节的测试信号，同时需要高速稳定的采集设备，以观察输出光的信息。激光器输出的调制光频率范围较广，对测试设备的带宽和采样率要求极高。
2.2 测试方案搭建
在此次测试中，选用 RIGOL DSG3000B 系列高带宽射频源，为半导体激光器提供稳定的调制信号，其频率范围和模拟、数字调制功能，能满足测试对调制信号的要求。搭配 RIGOL DS80000 系列数字示波器采集测量高速光电信号。DS80000 系列示波器最高支持 13GHz 带宽，可满足激光器 13GHz 以下的测量需求，40GSa/s 的采样率，依据奈奎斯特采样定律，能采集周期 50ps 以上的信号，精准捕捉调制光信号转化出的电信号波形。
2.3 测试过程与结果分析
测试时，半导体激光器接收不同的调制信号，输出对应的波形。通过 DS80000 示波器测量电压值，并与射频源提供的信号进行对比，得出半导体激光器的调制带宽范围和频率响应效果。示波器的 REF 参考波形功能可保留十个采集到的信号，方便对不同频率和功率下的波形进行对比分析。此外，示波器自带波形测量功能，以及内置的频率计和电压表，通过多次测量，能准确获取半导体激光器的相关参数。测试结果表明，该方案实现了对半导体激光器调制带宽的高精度测量，为产品研发和优化提供了有力的数据支持。
三、在激光雷达测试中的应用
3.1 测试背景与挑战
激光雷达作为自动驾驶、3D 映射和机器人导航等领域的核心传感器，其性能直接影响系统的可靠性和准确性。在激光雷达的开发和测试过程中，需要对激光脉冲和反射信号进行精确分析，以确保信号的完整性、时序的准确性，并进行故障诊断和系统优化。这要求测试设备具备高带宽、高采样率和多通道同步测量能力。
3.2 测试方案搭建
RIGOL DS80000 系列示波器凭借高带宽和多通道特性，成为激光雷达测试的理想选择。将示波器的多个通道分别连接到激光雷达的激光发射端、接收端以及其他关键节点，实时捕获激光脉冲和反射信号的波形。
3.3 测试过程与结果分析
3.3.1 信号完整性分析
通过 DS80000 示波器，可捕捉激光脉冲和反射信号的波形，测量上升时间、下降时间、振铃等参数，判断信号是否失真。同时，对信号中的噪声进行检测和量化，分析随机噪声和周期性噪声的来源，为优化激光雷达系统的设计提供依据。
3.3.2 时序分析
示波器的高时间分辨率，可精确测量激光脉冲发射和接收之间的时间延迟，为计算目标距离提供准确数据。在多通道激光雷达系统中，利用示波器的多通道功能，检查各通道信号的同步性，确保系统的正常运行。
3.3.3 调试与验证
在激光雷达原型设计阶段，使用 DS80000 示波器的自动测量功能，快速验证电路设计是否满足预期指标，如检查放大器的增益、滤波器的频率响应等。在系统优化过程中，实时监控激光器脉宽和重复频率调整时输出信号的变化，找到最佳工作参数，提高系统的测距精度，降低功耗和热量生成。
3.3.4 故障诊断
当激光雷达系统发生故障时，通过对比正常工作状态和故障状态下的波形，快速定位问题。示波器的长时间数据记录功能，可记录信号的变化过程，对间歇性故障的诊断尤为有用，帮助工程师找出故障原因，提高系统的稳定性和可靠性。
四、应用总结与展望
上述案例充分展示了 RIGOL DS80000 系列高带宽示波器在激光脉冲测试中的强大优势和广泛应用前景。无论是半导体激光器调制带宽测试，还是激光雷达系统的全面测试，DS80000 示波器都能凭借高带宽、高采样率、深存储和丰富的功能，为测试工作提供精准的数据支持，助力工程师解决复杂的测试难题。