宽带功率放大器在光波导谐振腔测试中的核心使命

功率放大器在光波导谐振腔的研究和应用中非常重要，它为核心测试环节提供所需的高质量驱动信号和功率支持。下面我将从功率放大器在测试系统中的具体作用、典型应用场景、关键性能指标选型和一些前沿研究展望等方面来展开说明。

图：光波导环形谐振腔基本参数测试

一、功率放大器在测试系统中的核心作用

在光波导谐振腔的测试系统中，功率放大器主要承担着信号驱动和功率保障的关键任务。

高电压扫描信号的生成：在谐振腔的频谱测试中，通常需要对可调谐激光器的波长进行精密扫描。例如，一种典型应用是利用信号发生器产生一个低频三角波或正弦波扫描信号。但此类信号发生器直接输出的电压和功率往往不足以驱动激光器的调制端口。此时，功率放大器（特别是高压放大器）能够将信号发生器输出的扫描信号进行电压和功率放大，以满足激光器外部调制端口对高压扫描电压的需求（例如0-200V），从而实现对激光波长的精确扫描。

图：光波导谐振腔结构参数优化

二、典型应用场景与案例

功率放大器在光波导谐振腔的不同测试场景中都有应用，以下是一些典型案例：

基础参数测试：在光波导环形谐振腔的基本参数（如Q值、半高全宽、自由谱宽FSR）测试中，会搭建包含激光器、信号发生器、功率放大器、光波导环形谐振腔、光电探测器和示波器等的测试系统。信号发生器产生的扫描信号经功率放大器（如ATA-2042高压放大器）放大后，驱动激光器实现波长调谐。满足谐振条件的波长会在谐振腔中谐振，通过探测器和示波器即可观测和分析谐振谱线。

特殊结构与封装测试：

在半掩埋光波导谐振腔的封装测试中，测试系统与上述基础参数测试系统类似，包含高压放大器、信号发生器、示波器、光电探测器和窄线宽半导体激光器等。高压放大器用于对信号发生器输出的扫描信号进行增益和偏置的调节，以确保谐振腔的谐振频率落在激光器的调谐范围内。

在面向角速度传感应用的硅基二氧化硅光波导谐振腔测试中，采用功率放大器（如ATA-1200C宽带放大器）来放大激光器的扫频信号。通过观测和拟合示波器上得到的谐振谱线，研究人员成功计算出该谐振腔的品质因数。

图：ATA-1200C宽带放大器指标参数

为光波导谐振腔测试系统选择合适的功率放大器时，以下是一些关键的技术指标和考量因素：

输出电压范围：确保放大器的最大输出电压能满足激光器调制端口或特定测试结构对驱动电压的要求。例如，在光波导环形谐振腔测试中，激光器的PZT响应带宽为20kHz，输入电压为0-200V。

带宽与频率响应：放大器的带宽（如-3dB带宽）应覆盖扫描信号频率及其谐波分量。

输出电流能力：放大器的输出电流需满足负载（如激光器调制端口）的瞬态电流需求。

增益与偏置调节：增益（放大倍数）可调和偏置（直流偏移）可调功能，例如在半掩埋光波导谐振腔测试中用于调节扫描信号，有助于灵活适配不同的信号源和负载需求，优化测试条件。

通道数量：根据测试需求，考虑是否需要双通道输出的放大器，例如在谐振环的双端口测试平台中使用了两个功率放大器。

波形保真度与稳定性：低失真、低噪声、高稳定性对于保证扫描的线性度和测试结果的准确性至关重要。

图：ATA-1000系列宽带放大器

功率放大器在光波导谐振腔的测试与应用中，特别是在谐振腔的性能表征（如频谱扫描测试）和一些高功率老炼测试中，发挥着关键的信号驱动与功率支撑作用。选择合适的功率放大器时，需重点关注其输出电压范围、带宽、输出电流、增益偏置调节能力等关键指标，以确保测试系统的有效构建和精确测量。

审核编辑 黄宇