利用高帶寬任意波形發(fā)生器實現(xiàn)脈沖激光器的精準控制

高功率脈沖激光器是許多科學和工程實驗的核心技術(shù)，在光譜學、計量學、量子信息、原子物理學和材料研究領(lǐng)域中發(fā)揮驅(qū)動作用。為了能夠可靠、一致地進行這些實驗，研究人員需要以高精度、高靈活性和嚴格的時序控制來控制脈沖激光器。具有高采樣率的泰克任意波形發(fā)生器 (AWG) 能夠完成上述任務。

生成波形以引發(fā)并微調(diào)效應

科學家和工程師利用泰克的 AWG 能夠生成各種形狀（矩形波形、指數(shù)波形、線性和非線性頻率調(diào)制的啁啾信號、高斯波形和自定義波形）的快速電壓脈沖。通過在一個或多個同步通道上生成高分辨率和寬帶寬信號，泰克 AWG 可以憑借卓越的保真度和精度來驅(qū)動激光二極管或電光調(diào)制器，從而使其創(chuàng)建出真實而復雜的信號場景，這些場景可以對定向能量流進行相位對齊，在新材料中引發(fā)量子效應，并微調(diào)化學反應等其他條件。

加入干擾以在壓力條件下進行嚴格測試

泰克 AWG 包括用于控制 AWG 儀器的 SourceXpress 軟件，為用戶提供強大的信號生成和編輯功能，用以精細定義脈沖形狀、持續(xù)時間、頻率、幅度、相位和調(diào)制等參數(shù)（圖 1）。此外，用戶可以使用泰克 AWG 將噪聲、抖動、干擾和失真故意添加到信號中，以測試激光系統(tǒng)在這些壓力條件是否能夠保持良好性能。這樣可以幫助用戶獲得有關(guān)其系統(tǒng)穩(wěn)健性和操作限制的明確指標。

圖 1： 用于創(chuàng)建高速精確脈沖的 SourceXpress 軟件

此外，得益于其序列化功能，SourceXpress 軟件簡化了創(chuàng)建和回放成千上萬個脈沖波形的過程，這些波形可以按照用戶指定的任意順序精確放置。波形回放可以從嵌入式波形標記、外部觸發(fā)器開始，或者按照特定的“跳轉(zhuǎn)”邏輯從一個波形樣本切換到下一個樣本。

例如，物理實驗中的挑戰(zhàn)之一是操縱頻率啁啾激光器，這種激光器可以在微妙 (μs) 時間內(nèi)實現(xiàn)數(shù)吉赫茲 (GHz) 的頻率跨度，這是實現(xiàn)兩個量子態(tài)之間轉(zhuǎn)換的所需條件。研究人員可以通過使用 AWG 產(chǎn)生的調(diào)制信號來控制注入鎖定激光系統(tǒng)中的電光相位調(diào)制器，從而簡化實驗流程。

精確調(diào)制脈沖激光包絡

慣性約束聚變 (ICF) 是另一種物理應用，使用由 AWG 驅(qū)動的多個高功率固態(tài)激光器。高功率激光器輸出高穩(wěn)定的激光脈沖，具有獨立、精確、可控的時域形態(tài)，滿足功率平衡的要求。由于對復雜時間形狀激光脈沖的需求，因此對激光脈沖的時間形狀調(diào)整能力變得十分重要，AWG 在這方面提供了精確振幅和時序控制，從而實現(xiàn)最小的信號失真和最大的能量傳輸效率。在下面的特定實例中，AWG 以精確的振幅和時間特性調(diào)制脈沖激光包絡，這有助于激光器輸出特定的能量分布。

圖 2：AWG5200 - 2 至 8 個通道，采樣率高達 10 G次每秒

圖 3：AWG70000 - 1 或 2 個通道，采樣率高達 50 G次每秒

總之，具有高采樣率的泰克 AWG（圖 2 和圖 3）是功能多樣且強大的儀器，可以提高脈沖激光實驗的質(zhì)量和效率，為以前所未有的精度和靈活性創(chuàng)建和操作光脈沖提供了多種可能性。