RIGOL DG70000系列任意波形發生器賦能重點實驗室高精度激光器線性度測試

激光器線性度測試在光通信、光譜分析、激光雷達、超快光學、計量等領域中至關重要，其測試結果直接影響各類系統的信號準確性、測量精度和數據質量。例如，在頻率調制連續波激光雷達（FMCW LiDAR）中，激光頻率掃頻的線性程度決定了測距精度；在高速相干光通信中，快速波長切換和調制線性度影響信號質量 。因此，研究如何測試和提高激光器的調制線性度具有重要意義。本文將介紹RIGOL DG70000系列任意波形發生器在激光器線性度測試中的應用。

測試原理

頻率調制與閉環校正

激光器線性度測試的核心目標是獲取“驅動信號—光頻率”特性曲線，并盡量使其接近理想線性。

01頻率調制（FM）主導

相較于強度調制（IM），客戶采用頻率調制技術來控制激光器輸出。通過改變光載波頻率來調制信號，這種方式具有更強的抗干擾能力，能有效減少環境噪聲和器件非線性對信號的影響。

02閉環測試鏈路

· 信號驅動：利用任意波形發生器（AWG）生成經過設計的復雜波表（Wave table）驅動激光器。

·光頻測量：通過非平衡干涉儀或高精度光譜儀實時測量激光瞬時頻率。

· 線性評估與校正：繪制“驅動電壓—光頻率”曲線，計算非線性誤差。利用預失真（Pre-distortion）或迭代算法，反向調整AWG輸出的驅動波形，補償激光器的固有非線性，從而實現高線性度的掃頻輸出。

測試挑戰

長波形、高同步與精細調控 

在構建高精度線性度測試系統時，實驗室面臨以下核心技術挑戰：

01超長波形生成的存儲瓶頸

為了實現寬范圍且高分辨率的頻率掃描，同時進行精細的預失真校正，驅動信號往往非常復雜。客戶在實驗中需要生成長度高達80 Mpts甚至更大長度的波表信號。普通的信號發生器存儲深度有限，無法一次性加載如此長時基的調制信號，導致測試不僅需要分段進行，還容易引入拼接誤差。

02采樣率與頻率步進的適配性

不同型號的激光器響應特性不同，且在預失真調試過程中，需要靈活調整信號的采樣率以改變掃頻速率和分辨率。測試設備需具備在寬范圍內（如100 Sa/s至5 GSa/s）自由調節采樣率的能力，以匹配200 MHz至數GHz頻率范圍內的精確調節需求。

03多路信號協同工作的難題

客戶測試系統不僅需要AWG輸出調制信號，還需要另一臺信號源（如AFG）提供同步的輔助信號或直流偏置來精確調節激光器工作點。兩路信號必須保持皮秒級至納秒級的嚴格同步。如果同步性差，會導致驅動信號與頻率響應失配，直接影響線性度校正算法的準確性。
解決方案
針對上述挑戰，RIGOL提供了以DG70000系列任意波形發生器為核心的兩套測試方案。

高性能方案：1臺四通道DG70004，一機完成調制信號和同步信號，實現皮秒級精密同步。

高性價比方案：1臺兩通道DG70002輸出主調制波形，1臺兩通道DG5502 Pro輸出同步輔助信號。

高性能測試方案

01全新升級的深存儲，輕松應對超長復雜波表

全新升級的DG70000系列任意波形發生器具備3 Gpts（雙通道共享）的任意波長度，這使得客戶能夠輕松加載樣本點多且復雜的調制波表，無需分段即可輸出連續、完整的復雜預失真波形，有效緩解了長時基信號生成的存儲瓶頸。

備注：示波器中測得周期為600ms，當前AWG輸出采樣率為5GSa/s，此時通過輸出采樣率x周期時間得出當前波形的點數為3,000,000,000pts

02靈活采樣率，實現精細頻率控制

DG70000系列任意波形發生器支持在100 Sa/s 至12 GSa/s 范圍內自由設定采樣率，可輸出低至400 ps的窄脈沖，真實還原信號。DC~5 GHz輸出頻率范圍，滿足更多場景應用。在實驗中，客戶利用這一特性，根據不同激光器器件的特性靈活調整采樣率，實現了在200 MHz頻率范圍內對激光器驅動信號的精確調節，確保了信號與應用場景的高度匹配。

03多設備協同，皮秒級精準同步

DG70000系列任意波形發生器構建的高性能方案使用DG70004任意波形發生器輸出主調制波形和同步輔助信號。利用一機多通道間高精度同步，實現了精準的信號協同。這種架構確保了調制信號與偏置調節信號在時域上的嚴格對齊，大幅提升了“驅動—光頻”曲線測量的重復性與穩定性。

高性價比測試方案

依托RIGOL的高精準度與多設備協同技術，一臺DG70002任意波形發生器與一臺DG5502 Pro函數/任意波形發生器共同構建了高性價比的組合測試方案。該方案通過外部觸發與參考時鐘連接，實現了雙機信號協同，并充分發揮了DG5502 Pro在通道對地隔離、500 MHz帶寬及高同步精度（通道間±500 ps、通道同步±200 ps）方面的性能優勢，為客戶提供了高性價比測試方案的選擇。

同時，DG5000 Pro系列函數/任意波形發生器特惠活動盛大開啟！全系機型限時免費解鎖所有選配功能，全面滿足半導體、光伏逆變器、新能源汽車DC/DC變換器以及科研教育等領域的多元化測試需求。

小 結

基于高性價比測試方案，用戶實驗室成功驗證了多個激光器器件在不同頻率變化下的線性度，并為其匹配了理想的頻率波表。實驗結果表明，經過校正后的激光器在寬頻率范圍內保持了穩定的線性響應，為TDLAS氣體檢測及相干光通信系統提供了高質量的光源保障。