RIGOL DG70000系列任意波形发生器赋能重点实验室高精度激光器线性度测试-电子发烧友网

激光器线性度测试在光通信、光谱分析、激光雷达、超快光学、计量等领域中至关重要，其测试结果直接影响各类系统的信号准确性、测量精度和数据质量。例如，在频率调制连续波激光雷达（FMCW LiDAR）中，激光频率扫频的线性程度决定了测距精度；在高速相干光通信中，快速波长切换和调制线性度影响信号质量。因此，研究如何测试和提高激光器的调制线性度具有重要意义。本文将介绍RIGOL DG70000系列任意波形发生器在激光器线性度测试中的应用。

测试原理：频率调制与闭环校正

激光器线性度测试的核心目标是获取“驱动信号—光频率”特性曲线，并尽量使其接近理想线性。

1. 频率调制（FM）主导

相较于强度调制（IM），客户采用频率调制技术来控制激光器输出。通过改变光载波频率来调制信号，这种方式具有更强的抗干扰能力，能有效减少环境噪声和器件非线性对信号的影响。

2. 闭环测试链路

l 信号驱动：利用任意波形发生器（AWG）生成经过设计的复杂波表（Wave table）驱动激光器。

l 光频测量：通过非平衡干涉仪或高精度光谱仪实时测量激光瞬时频率。

l 线性评估与校正：绘制“驱动电压—光频率”曲线，计算非线性误差。利用预失真（Pre-distortion）或迭代算法，反向调整AWG输出的驱动波形，补偿激光器的固有非线性，从而实现高线性度的扫频输出。

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测试挑战：长波形、高同步与精细调控

在构建高精度线性度测试系统时，实验室面临以下核心技术挑战：

1. 超长波形生成的存储瓶颈

为了实现宽范围且高分辨率的频率扫描，同时进行精细的预失真校正，驱动信号往往非常复杂。客户在实验中需要生成长度高达80 Mpts甚至更大长度的波表信号。普通的信号发生器存储深度有限，无法一次性加载如此长时基的调制信号，导致测试不仅需要分段进行，还容易引入拼接误差。

2. 采样率与频率步进的适配性

不同型号的激光器响应特性不同，且在预失真调试过程中，需要灵活调整信号的采样率以改变扫频速率和分辨率。测试设备需具备在宽范围内（如100 Sa/s至5 GSa/s）自由调节采样率的能力，以匹配200 MHz至数GHz频率范围内的精确调节需求。

3. 多路信号协同工作的难题

客户测试系统不仅需要AWG输出调制信号，还需要另一台信号源（如AFG）提供同步的辅助信号或直流偏置来精确调节激光器工作点。两路信号必须保持皮秒级至纳秒级的严格同步。如果同步性差，会导致驱动信号与频率响应失配，直接影响线性度校正算法的准确性。

解决方案

针对上述挑战，RIGOL提供了以DG70000系列任意波发生器为核心的两套测试方案：

高性能测试方案： 1台四通道DG70004，一机完成调制信号和同步信号，实现皮秒级精密同步

高性价比测试方案： 1台两通道DG70002输出主调制波形，1台两通道DG5502输出同步辅助信号。

高性能测试方案

1. 全新升级的深存储，轻松应对超长复杂波表

全新升级的DG70000系列任意波形发生器具备单通道1.5 Gpts扩展到3 Gpts的任意波长度，这使得客户能够轻松加载样本点多且复杂的调制波表，无需分段即可输出连续、完整的复杂预失真波形，有效缓解了长时基信号生成的存储瓶颈。

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备注：示波器中测得周期为600ms，当前AWG输出采样率为5GSa/s，此时通过输出采样率x周期时间得出当前波形的点数为3,000,000,000pts

2. 灵活采样率，实现精细频率控制

DG70000系列任意波形发生器支持在 100 Sa/s 至 12 GSa/s 范围内自由设定采样率，可输出低至400 ps的窄脉冲，真实还原信号。DC~5 GHz输出频率范围，满足更多场景应用。在实验中，客户利用这一特性，根据不同激光器器件的特性灵活调整采样率，实现了在200 MHz频率范围内对激光器驱动信号的精确调节，确保了信号与应用场景的高度匹配。

3. 多设备协同，皮秒级精准同步

DG70000系列任意波形发生器构建的高性能方案使用DG70004任意波形发生器输出主调制波形和同步辅助信号。利用一机多通道间高精度同步，实现了精准的信号协同。这种架构确保了调制信号与偏置调节信号在时域上的严格对齐，大幅提升了“驱动—光频”曲线测量的重复性与稳定性。

高性价比测试方案

依托RIGOL的高精准度与多设备协同技术，一台DG70002任意波形发生器与一台DG5502 Pro函数/任意波形发生器共同构建了高性价比的组合解决方案。该方案通过外部触发与参考时钟连接，实现了双机信号协同，并充分发挥了DG5502 Pro在通道对地隔离、500 MHz带宽及高同步精度（通道间±500 ps、通道同步±200 ps）方面的性能优势，为客户提供了高性价比测试方案的选择。

基于高性价比测试方案，用户实验室成功验证了多个激光器器件在不同频率变化下的线性度，并为其匹配了理想的频率波表。实验结果表明，经过校正后的激光器在宽频率范围内保持了稳定的线性响应，为TDLAS气体检测及相干光通信系统提供了高质量的光源保障。

仪器支持：RIGOL DG70000系列任意波形发生器

DG70000系列任意波形发生器是业界领先的高性能任意波形发生器，独创SiFi III技术平台，具有采样率精确可调、输出逐点生成任意波、不失真的还原信号细节等优势。DG70000系列任意波形发生器立足客户，支持多种切合实际应用的功能，例如创建高级序列可以满足用户自定义复杂波形，而多通道高精度同步、高带宽低抖动的波形输出，可满足用户在多种工业和通信领域的应用。

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