普源DS70000系列示波器在脉冲激光中的测试应用

向客户实验室提供了普源DS70000系列示波器＋PD光电探测器，以用于超快激光研究。

客户简介：
北方某著名高校激光实验室团队于1982年由中国超快激光技术的奠基人创立，迄今有40余年飞秒激光技术的研究历史，在飞秒激光技术领域有很大国际影响力。
客户团队目前主要开展新型的超短脉冲激光技术及其应用的前沿探索。研究方向包括：新型超快光纤飞秒激光技术、光学参量振荡技术、超短脉冲光场调控技术、飞秒激光与物质的相互作用、光学频率梳精密测量、超快太赫兹技术及生物光子学技术等。

应用场景介绍：
在激光类相关实验中，为了全面且精准地了解激光信号的特性，以确保激光系统能够稳定、高效地运行，满足不同应用场景的需求，通常需要对激光信号进行多维度的严格测试，具体如下：
1、激光功率测量
精确测定激光功率的各项参数，对于评估激光系统的性能和应用效果至关重要。平均功率是衡量激光在一段时间内输出能量的平均水平，它反映了激光器持续工作时的能量输出能力，在激光加工、激光照明等领域，稳定的平均功率是保证加工质量和照明效果的关键。峰值功率则是针对脉冲激光而言，它体现了单个脉冲瞬间所释放的最大能量，对于激光测距、激光雷达等应用，高的峰值功率有助于实现更远距离的探测和更精确的测量。
2、激光脉冲特性分析
脉冲特性是脉冲激光的重要特征，直接影响着激光在各个领域的应用效果。脉冲宽度测量能够确定激光脉冲的持续时间，超短脉冲宽度的激光在材料加工、医学治疗等领域具有独特的优势。脉冲重复频率测量（即激光重频），是指单位时间内激光脉冲出现的次数，它决定了激光系统的数据传输速率或探测频率，在激光通信和激光雷达系统中起着关键作用。上升时间和下降时间的测量则反映了激光脉冲从低电平到高电平以及从高电平到低电平的变化速度，对于高速激光系统的性能评估和优化具有重要意义。
3、光谱特性测试
光谱特性的准确测试是深入了解激光本质特征的重要手段。中心波长测量能够确定激光输出的主要波长，不同的应用场景对激光波长有特定的要求，如光通信领域需要特定波长的激光以实现高效的数据传输。光谱宽度测量反映了激光光谱的分布范围，窄光谱宽度的激光在高精度光谱分析、光通信中的相干检测等方面具有优势。纵模和横模测量则有助于分析激光的模式结构，单纵模和低阶横模的激光具有更好的光束质量和稳定性，适用于许多高精度的应用。偏振分析主要是确定激光的偏振状态，如线偏振、圆偏振或椭圆偏振等，在激光光学、光通信、材料科学等领域，对激光的偏振态有特定的要求，因此准确的偏振分析至关重要。
在上述众多测试项目中，脉冲功率以及脉冲特性分析由于涉及到快速变化的信号，对测试设备的性能要求较高，通常需要通过高灵敏度的 PD 光电探测器搭配高带宽示波器来完成测试。PD 光电探测器能够快速将激光脉冲信号转换为电信号，而高带宽示波器则可以精确地捕捉和显示这些快速变化的电信号，从而实现对脉冲功率、脉冲宽度、脉冲重复频率、上升下降时间等参数的准确测量和分析。

应用关键因素：
RIGOL DS70000 系列是高端数字示波器，适合高带宽、高速信号的测量，其优势如下：
（1）高带宽和采样率
带宽可达5GHz，采样率20 GSa/s，能够捕获高速信号且细节清晰。凭借着高带宽和高采样率可精确捕获高速脉冲信号的上升沿、下降沿和微弱变化。
（2）深存储
对于重频低的激光信号来说，既要反映出信号的频率，又要采集到脉冲信号的细节，那么就需要在高采样率下采集比较长的时间，而DS70000系列示波器最高2Gpts 的存储深度，保证了该示波器在20GSa/s的采样率下也可以采集100ms，能保证多个周期的采集效果。
（3）品牌效应
天津大学电工电子基础实验室在过去的几年里采购基础四件套设备上百套，该实验室部分本校研究生、博士研究生在本科期间在实验室已经用过RIGOL仪器，所以对RIGOL品牌有较深的信任
（4）国产化替代的需求
客户已经被美国列入制裁名单，采购涉美产品存在一定的风险。
（5）良好的售后服务
RIGOL在北京有研发总部以及技术工程师常驻，能及时的远程或现场支持到客户，及时解决客户疑问，提供良好的售前体验与售后支持。
整体贡献与综效：
通过使用 RIGOL DS70000 系列示波器＋PD光电探测器的组合，能很好地满足客户实验室对于激光信号的测试分析，通过前期演示以及交付培训，客户快速上手并且完成了近期的相关实验，论文投稿并发布。

高速示波器+PD光电探测器是激光相关测试的基本方法，通过该测试方案能简单快速的测试激光功率、时间相关参数信息；

激光类相关测试对示波器没有更多的分析要求，不需要探头等额外附件，PD光电探测器通过标准同轴接口连接示波器，接线简单，测试方便；

结论：
高带宽示波器搭配 PD 光电探测器的测试方案，凭借其出色的性能和广泛的适用性，在激光领域中占据着举足轻重的地位，广泛应用于各类激光相关的生产和实验场景，包括高校激光实验室、激光雷达领域、激光医美行业、激光器生产制造、激光通信行业等，高带宽示波器与 PD 光电探测器相结合的方案，以其全面的测试能力和广泛的适用性，为激光领域的科研、生产和应用提供了坚实的技术支持，推动着激光技术的不断发展和进步。