新品降临——DFB-2000近红外激光驱动器

简介：

       海尔欣科技推出新一代激光器驱动器DFB-2000，多种开箱即用的功能可以帮助用户快速搭建系统光源，实现精密的光学测量。本篇将介绍DFB-2000核心性能参数的测试结果。

• 集成低噪声的电流源和高稳定的TEC温度控制器

• 自带14pin蝶形安装座，更好的便携性和机械稳定性

• 全新的彩色触摸屏，便于激光器工作参数的观察和设置

• 多层级的保护措施确保激光器的安全，延长激光器的使用寿命

技术参数：

l 电流噪声密度：

       电流噪声密度是表征驱动器电流源噪音水平的核心指标。对于低噪声的电流源而言，电流的波动比实际电流要小10000甚至100000倍以上。为了测试如此微小的电流波动，我们搭建了图1所示的电路。

图1.电流噪声密度测试电路示意图

       DFB-2000输出的电流I经过精密电阻R后转换为电压信号Vin，并由增益为G的放大电路放大后输入频谱仪，图2给出了频谱仪测试的结果。图中黄色信号为频谱仪本底频谱响应曲线，绿色信号是放大器（输入端短接）连接频谱仪时的频谱响应曲线，当DFB-2000输出电流后频谱响应为蓝色信号。根据功率噪声密度计算公式以及电路传输特性，可以计算得到电流噪声密度约为2.9 nA√Hz，这与进口驱动器的噪声水平相当。

图2.DFB-2000频谱噪声测试

l 控温稳定性：

       激光器工作温度的变化会导致输出波长的不稳定, 因此精确稳定地控制激光器工作温度至关重要。为了评估DFB-2000的控温性能，在室温条件下，将激光器工作温度设定在0℃，记录24小时内的温度变化，如图3所示。可以看出DFB-2000的温度控制精度在±0.005℃以内，长期温度稳定性优于0.01℃。由于0℃与环境温度相差较大，因此可以预期当激光器工作温度接近室温时，可以现实更优的长期温度稳定性。

图3.激光器工作温度在24小时内的变化

l 电流漂移：

       在典型的应用环境中，一天之内的温度波动往往会超过几摄氏度。如果驱动器达不到要求，微小的温度变化可能意味着激光器的电流会发生显著变化。下图展示了利用DFB-2000驱动的激光器工作在0℃时工作电流的漂移。在24小时内，测试环境的温度变化超过3℃，激光器电流的zui大漂移为37 µA。

图4.DFB-2000输出电流24小时的漂移

l 3dB带宽：

       小信号调制时的3dB带宽是衡量驱动器带宽响应特性的关键参数。下图给出了带宽响应测试的电路图。

图5. DFB-2000带宽响应测试电路示意图

       函数发生器生成的正弦信号Vin通过模拟调制端口输入DFB-2000，电流I经过精密电阻R，测量R两端电压信号Vout，利用公式20log(Vout/Vin)计算得到带宽，如图6所示。在100kHz调制频率以内，驱动器的增益平坦度小于-3dB，因此能够满足绝大多数基于波长调制技术的TDLAS系统的需求。

图6. DFB-2000带宽响应特性

l 电流软钳制：

       DFB-2000集成了多重措施保护激光器的安全，如ZD电流软钳制、输出缓启动、过压欠压保护、超温保护、继电器短路输出保护等。其中ZD电流软钳制功能可以快速实现电流的钳位，有效规避异常情况下大电流对激光器造成的损伤。

       用户在使用ZD电流软钳制功能时，首先要根据激光器参数设置对应的ZD工作电流，当激光器实际电流高于该电流时，DFB-2000会确保电流处于限流值。电流软钳制的测试电路与3dB带宽测试相同。图7（b）显示了ZD电流软钳制的实际效果，可以明显的看到，当精密电阻R两端电压（红色信号）超过阈值时，会被固定在该阈值电压上。图中调制信号（蓝色三角波）幅度为1.54V，当激光器工作电流为200mA，设置的ZD工作电流为250mA时，测试得到钳制电压为2.42V（DFB-2000模拟调制系数为100mA/V±5%），对应钳制电流为242mA，与实际设定值一致。

图7.（a）电流工作在ZD钳制电流以下（b）ZD电流软钳制的实际测试效果