日本无码免费高清在线|成人日本在线观看高清|A级片免费视频操逼欧美|全裸美女搞黄色大片网站|免费成人a片视频|久久无码福利成人激情久久|国产视频一二国产在线v|av女主播在线观看|五月激情影音先锋|亚洲一区天堂av

  • 手機(jī)站
  • 小程序

    汽車測試網(wǎng)

  • 公眾號

    • 汽車測試網(wǎng)

    • 在線課堂

    • 電車測試

如何正確測試脈沖光？

2021-03-10 15:44:02·  來源：橫河測試測量  作者：YOKOGAWA  
　
最近經(jīng)常接到光電行業(yè)攻城獅朋友拋過來的難題——對于脈沖測量過程中由于峰值功率過高、脈沖頻率高低不同、脈寬有寬有窄等問題，他們不知道如何應(yīng)對，既 擔(dān)心輸入功率過高損害光譜儀，又擔(dān)心脈沖信號導(dǎo)致光譜結(jié)果不穩(wěn)定 今天，我們就來談一談如何正確使用橫河
最近經(jīng)常接到光電行業(yè)攻城獅朋友拋過來的難題——對于脈沖測量過程中由于峰值功率過高、脈沖頻率高低不同、脈寬有寬有窄等問題，他們不知道如何應(yīng)對，既 擔(dān)心輸入功率過高損害光譜儀，又擔(dān)心脈沖信號導(dǎo)致光譜結(jié)果不穩(wěn)定,今天，我們就來談一談如何正確使用橫河光譜儀測試脈沖信號。

 
Part.1
脈沖光用在哪里？
半導(dǎo)體激光器通過驅(qū)動電流來實(shí)現(xiàn)發(fā)光，然而，驅(qū)動電流會使半導(dǎo)體激光器芯片本身產(chǎn)生熱量，熱量堆積會產(chǎn)生以下幾種結(jié)果：
第一，導(dǎo)致輸出波長發(fā)生變化(俗稱溫漂)；第二，會導(dǎo)致激光器的熱飽和，無法激發(fā)最大輸出功率，隨著熱量的不斷堆積，甚至還會損壞激光器。為了避免這種情況，脈沖驅(qū)動光發(fā)射被廣泛使用。
另外，用于材料加工行業(yè)的激光器，為了產(chǎn)生大功率的激光束，需要積蓄一定時(shí)間的功率，然后用短脈沖發(fā)射。這些激光器的脈沖驅(qū)動條件是根據(jù)不同應(yīng)用，設(shè)計(jì)重復(fù)頻率和占空比。
要精確驅(qū)動脈沖光，就必須準(zhǔn)確測量脈沖光。橫河光譜分析儀(以下簡稱OSA)是行業(yè)公認(rèn)的脈沖光測試?yán)?！我們首先需要了解OSA的特點(diǎn)，然后才能選擇合適的測量方法，并進(jìn)行正確的設(shè)置。
 
Part.2
使用OSA測量脈沖光是挑戰(zhàn)？
OSA在掃描時(shí)會對特定波長段的總功率進(jìn)行采樣和測量，并以光譜的形式顯示,測試脈沖信號時(shí)，通常OSA可能會顯示出以下這種分段或者波浪形的光譜。
而橫河光譜儀屬于衍射光柵型光譜儀，對于測試脈沖光有獨(dú)特優(yōu)勢，可以避免出現(xiàn)這種光譜形式，可以采用以下三種測量模式：
  1.時(shí)間平均光譜測量(Time Average，即普通模式)
  2.外部觸發(fā)同步測量(External Trigger Synchronous)
  3.峰值保持測量(Peak Hold)
 
測量模式
AQ6360
AQ6370
AQ6373
AQ6374
AQ6375
AQ6376
AQ6377
時(shí)間平均光譜測量
●
●
●
外部觸發(fā)同步測量
  
●
○
峰值保持測量
  
●
○
●: 有; ○: 可用(有條件); 空白: 無.
注：在使用高動態(tài)范圍“CHOP”模式的AQ6375，AQ6376，AQ6377的High1、High2、High3中，外部觸發(fā)和峰值保持測量不可用。
Part.3
OSA三種測量模式的功能介紹
 
 
第一種，時(shí)間平均模式下的脈沖光測量（正常模式）

在時(shí)間平均模式下，OSA測試的是脈沖光的平均功率，以各波長的光功率來測量。當(dāng)脈沖光為方波時(shí)，測得的平均光功率計(jì)算為:
(光脈沖峰值功率[mW])x(脈沖光的占空比)
因此，脈沖光的占空比越小，測得的功率越小。為了在這種測量模式下正確測量平均功率，重復(fù)頻率必須高到一定程度。否則，可能需要設(shè)置高靈敏度或者通過增加平均次數(shù)來測量。
 
通過重復(fù)頻率對靈敏度設(shè)置的限制如下：
  • 脈沖重復(fù)頻率：MHz
    在脈沖頻率很高的情況下，即使靈敏度較低(NORM HOLD)，因?yàn)镺SA中檢測電路的響應(yīng)速度比較低，這樣它可以把待測信號當(dāng)作連續(xù)波一樣來測量。因此，只要根據(jù)平均功率設(shè)置靈敏度即可。
  • 脈沖重復(fù)頻率：kHz
    對于kHz級的脈沖重復(fù)頻率，由于脈沖光造成的on/off失真可能會很明顯，這種影響可以通過高靈敏度的設(shè)置和減慢檢測電路的反應(yīng)速度(增加平均次數(shù))來消除。因此，設(shè)置靈敏度的同時(shí)考慮平均功率和重復(fù)頻率。
  • 脈沖重復(fù)頻率：Hz
    如果脈沖重復(fù)頻率很低，根據(jù)重復(fù)頻率提高靈敏度設(shè)置。如果高靈敏度設(shè)置仍不能消除光譜的失真，可以增加平均次數(shù)。假設(shè)平均次數(shù)為n，則各靈敏度設(shè)置的最小重頻乘以1/n，但增加平均數(shù)會明顯降低測量速度，所以僅在最高靈敏度設(shè)置不夠時(shí)使用。
     
不同型號光譜儀可以根據(jù)以下表格，來判定最低的重復(fù)頻率。
靈敏度設(shè)置
最小重復(fù)頻率
AQ6360
AQ6370
AQ6373
AQ6374
AQ6375
AQ6376
AQ6377
NORM/HOLD
1 MHz
200 kHz
200 kHz
NORM/AUTO
1 MHz
100 kHz
100 kHz
NORMAL
200 kHz
33 kHz
33 kHz
MID
50 kHz
10 kHz
10 kHz
HIGH1
10 kHz
3.3 kHz
1 MHz
HIGH2
2 kHz
660 Hz
1 MHz
HIGH3
N/A
160 Hz
1 MHz
注：AQ6375/76/77的High1-3為高動態(tài)范圍模式(CHOP已打開)，平均化不會降低最小重復(fù)頻率。

 
第二種，外部觸發(fā)模式下的脈沖光測量

外部觸發(fā)模式是使用外部觸發(fā)信號來控制OSA測量的模式，通過向OSA提供與光脈沖信號同步的外部觸發(fā)信號，可以采集光脈沖的峰值。一個(gè)脈沖信號獲取一個(gè)采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)。

最小脈寬條件（for外部觸發(fā)模式）
外部觸發(fā)模式需要至少50μs的脈寬才能捕捉到光脈沖的峰值。此外，最小脈寬取決于所使用的測量靈敏度，靈敏度越高，捕獲峰值的最小脈寬越高。因此，這種模式是否合適主要由待測脈沖信號的寬度決定。
靈敏度設(shè)置
最小脈寬
AQ6370
AQ6373
AQ6374
AQ6375
AQ6376
AQ6377
NORM/HOLD
50μs
50μs
NORM/AUTO
300μs
300μs
NORMAL
1ms
1ms
MID
3ms
3ms
HIGH1
10ms
-
HIGH2
50ms
-
HIGH3
200ms
-
上面表格顯示了每個(gè)靈敏度設(shè)置下可測量的最小脈沖寬度。
 
注：
AQ6375/76/77的HIGH1-3是大動態(tài)模式(CHOP開啟)。
AQ6360沒有觸發(fā)模式。

外部觸發(fā)和定時(shí)調(diào)整
根據(jù)設(shè)定，可以設(shè)置外部觸發(fā)信號的上升沿(或下降沿)觸發(fā)，測量1個(gè)點(diǎn)。根據(jù)需要調(diào)整時(shí)間，以正確捕捉光脈沖的峰值。OSA從觸發(fā)到測量約有70μs的延遲，可以設(shè)置0~1000μs范圍內(nèi)增加延遲時(shí)間的功能。
 
第三種，峰值保持模式下的脈沖光測量

峰值保持模式(Peak Hold)是一種不需要外部觸發(fā)信號的測量模式，在該模式下，在指定的時(shí)間內(nèi)記錄每個(gè)測量波長的檢測信號，并將該時(shí)間內(nèi)采集的數(shù)據(jù)的最大值作為該測量波長的功率。記錄信號的周期稱為“保持時(shí)間”，“保持時(shí)間”的設(shè)置需大于脈沖重復(fù)周期。需在一個(gè)“保持時(shí)間”內(nèi)至少有一個(gè)測試脈沖信號被撲捉到。該模式可以測試到的最小頻率為0.1Hz光脈沖信號。

最小脈寬條件（for峰值保持模式）
峰值保持模式需要至少100μs的脈寬才能捕獲光脈沖的峰值。此外，最小脈沖寬度取決于所使用的測量靈敏度設(shè)置，靈敏度越高，捕獲峰值的最小脈寬越寬。因此，這種模式是否合適主要是由待測脈沖寬度決定的。根據(jù)下表判斷最小脈沖寬度與靈敏度的關(guān)系。
靈敏度設(shè)置
最小脈寬
AQ6370
AQ6373
AQ6374
AQ6375
AQ6376
AQ6377
NORM/HOLD
50μs
50μs
NORM/AUTO
300μs
300μs
NORMAL
1ms
1ms
MID
3ms
3ms
HIGH1
10ms
-
HIGH2
50ms
-
HIGH3
200ms
-
上面表格顯示了每個(gè)靈敏度設(shè)置下可測量的最小脈沖寬度。
 
注：
AQ6375/76/77的HIGH1-3是大動態(tài)模式(CHOP)。
AQ6360沒有峰值保持模式。

光輸入功率條件
時(shí)間平均模式，OSA會捕獲光脈沖的平均功率，可以測量峰值功率超過1W的高功率脈沖光，但不能測試平均光功率超過OSA最大規(guī)格的脈沖光。
外部觸發(fā)模式，OSA會捕獲光脈沖的峰值功率，因此不能測試超過OSA最大輸入功率規(guī)格的光脈沖。
峰值保持模式，OSA會捕獲光脈沖的峰值功率，因此不能測試超過OSA最大輸入功率規(guī)格的光脈沖。
*最大輸入功率是指每個(gè)測量分辨率的最大光譜功率。
Max.
輸入功率
AQ6360
AQ6370
AQ6373
AQ6374
AQ6375
AQ6376
AQ6377
400 – 550
nm
550 – 1100
nm
400 – 550
nm
550 – 1750
nm
dBm
+20
+20
+10
+20
+10
+20
+20
+13
+13
W
0.1
0.1
0.01
0.1
0.01
0.1
0.1
0.02
0.02
 
當(dāng)我們使用很窄脈寬時(shí)，往往信號的峰值功率會很高，可能會到幾瓦甚至幾十上百瓦都有可能，如何判斷設(shè)備可以接收該功率呢？這里介紹一些特定條件下的脈沖光功率相關(guān)的情況。
當(dāng)脈沖寬度超過1μs時(shí)
脈沖峰值功率不得超過OSA最大安全輸入功率(但不保證能測量)。
當(dāng)脈沖寬度小于或等于1μs時(shí)
脈沖峰值功率不得超過316W。
平均功率不得超過OSA最大安全輸入功率(但不保證能測量)。
平均功率計(jì)算方法：
脈沖峰值功率(W)x脈沖寬度(s)÷重復(fù)周期(s)
或脈沖峰值功率(W)x脈沖寬度(s)x重復(fù)頻率(Hz)
最大安全
輸入功率
AQ6360
AQ6370
AQ6373
AQ6374
AQ6375
AQ6376
AQ6377
400 – 550
nm
550 – 1100
nm
400 – 550
nm
550 – 1750
nm
dBm
+25
+25
+10
+20
+10
+20
+25
+20
+20
W
0.316
0.316
0.01
0.1
0.01
0.1
0.316
0.1
0.1
注：這里的最大安全輸入功率是指設(shè)備最大能承受的功率，不代表設(shè)備可以測試到的最大功率。最大安全功率與最大輸入功率(可測量到的值)不要搞混了。

總結(jié)歸納

· 使用時(shí)間平均模式
時(shí)間平均模式是測量脈沖光最簡單，最靈活的方法。
 
· 當(dāng)遇到時(shí)間平均模式的問題時(shí)，可以考慮外部觸發(fā)模式和峰值保持模式
對于不規(guī)則的脈沖光的情況——
由于峰值功率與占空比的關(guān)系，平均功率低于測量靈敏度，無法測量的情況。
由于重復(fù)頻率很低，需要高靈敏度設(shè)置，所以測量時(shí)間太長的情況。
 
· 外部觸發(fā)模式或峰值保持模式
通過脈寬和所需的靈敏度設(shè)置來確定是否合適。
根據(jù)是否有外部觸發(fā)和最小脈寬來選擇一個(gè)。

彩蛋環(huán)節(jié)：應(yīng)用實(shí)例分享

下面再舉一些脈沖測試的案例，讓大家有個(gè)直觀的認(rèn)識(對應(yīng)型號：AQ6370D)
1. 脈沖寬度100μs，脈沖峰值功率0.1W，重復(fù)頻率1kHz
  • 根據(jù)脈寬條件選擇三種測量模式的任意一種。如果有外部觸發(fā)信號，選擇“外部觸發(fā)”模式。否則，選擇“峰值保持”模式。
  • 對于外部觸發(fā)和峰值保持模式，請確保脈沖峰值功率低于“最大輸入功率”
     
2. 脈沖寬度50μs，脈沖峰值功率0.1W，重復(fù)頻率1kHz
  • 根據(jù)脈寬條件選擇“時(shí)間平均”或者“外部觸發(fā)”模式。如果有外部觸發(fā)信號，選擇“外部觸發(fā)”模式，因?yàn)樗俣葧^快。
  • 在“外部觸發(fā)”的情況下，確保脈沖峰值低于最大輸入功率。
  • 在“時(shí)間平均”的情況下，根據(jù)重復(fù)頻率條件，設(shè)置靈敏度High2以上。
3. 脈沖寬度1μs，脈沖峰值功率0.1W，重復(fù)頻率1kHz
  • 根據(jù)脈寬條件選擇“時(shí)間平均”模式。
  • 根據(jù)重復(fù)頻率，將靈敏度設(shè)置為High2以上。
4. 脈沖寬度1ns，脈沖峰值功率10W，重復(fù)頻率1kHz
  • 根據(jù)脈寬條件，選擇“時(shí)間平均”模式。
  • 根據(jù)脈寬條件(＜1us)，最大峰值功率沒超過316W，平均功率不超過最大輸入功率。
  • 根據(jù)重復(fù)頻率，將靈敏度設(shè)置為High2以上。
5. 850nm波段脈沖光測試實(shí)際光譜
脈寬: 1μs, 重復(fù)周期: 1 kHz, 占空比: 0.1%
使用時(shí)間平均模式測試獲取以下光譜。

結(jié)語

看完這些您對橫河的光譜儀是不是有了一個(gè)新認(rèn)識呢？相信您再次面對脈沖信號測量時(shí)就不會束手無策了吧。
分享到：
 
反對 0 舉報(bào) 0 收藏 0 評論 0
滬ICP備11026917號-25