激光发射模块频率和波形测试优化

1. 测试过程

(1)设备准备

准备激光模块、激光探头、电源、示波器、万用表、信号源、微调架、光纤、同轴电缆等。

(2)测试步骤

①调好直流稳压电源电压为12V，并用万用表测定其值。

②将数字信号源调到方波模式，高电平为5V，低电平为0V，频率在20 ～25000Hz 内可调变化。然后，用示波器测量输出的方波波形并判断其幅值是否满足要求。

③在保持稳压电源关闭的状态下，连接好信号线和电源线，通过微调架固定并调整好激光发射模块和光纤的位置关系，搭建好实验测试平台(见图3-12)。

④检查无误后，再打开直流稳压电源，然后，用万用表测量激光模块脚1、2 的电压值，确保其接通的电源值为12V。

⑤在20～25000Hz 之间选定一个频率，按下信号源输出按钮，使信号源输出TTL 电平触发激光模块工作，然后用红外激光检测卡观察，若有光斑表明激光器工作正常。

⑥用光功率计测量通过光纤输出的光功率，并估算出峰值功率大小。考虑到激光探头对激光功率的探测范围有限，通过调整光纤和激光器的位置，使峰值功率在亚微瓦级。

⑦将上述调整好的光纤连接到激光探头，然后打开激光探头开关，再通过示波器观察激光波形和频率等信息。

图3-12　激光发射器频率和波形测试平台

2. 测试结果

①当激光频率为1kHz 时，激光探头输出的信号如图3-13 和图3-14 所示。图3-13 为多个脉冲信号显示的波形，从图3-13 中可以看出：探测到的频率为1kHz，该值与激光发射频率相对应。图3-14 为单个脉冲信号显示的波形，其半峰脉宽为6.9ns，上升时间为3.85ns，幅值为23.7mV。

②当激光频率为10kHz 时，激光探头输出的信号如图3-15 和图3-16 所示。图3-15 为多个脉冲信号显示的波形，从图3-16 中可以发现：探测到的频率为10kHz，该值与激光发射频率相对应。图3-16 为单个脉冲信号显示的波形，其半峰脉宽为6.7ns，上升时间为3.65ns，幅值为21.5mV。(www.xing528.com)

③当激光频率为20kHz 时，激光探头输出的信号如图3-17、图3-18 所示。图3-17 为多个脉冲信号显示的波形，从中可见探测到的频率为20kHz，该值与激光发射频率对应。图3-18 为单个脉冲信号显示的波形，其半峰脉宽为7.15ns，上升时间为4.6ns，幅值为20.6mV。

图3-13　当激光频率为1kHz 时，激光模块输出的多个脉冲信号显示的波形

图3-14　当激光频率为1kHz 时，激光模块输出的单个脉冲信号显示的波形

图3-15　当激光频率为10kHz 时，激光模块输出的多个脉冲信号显示的波形

图3-16　当激光频率为10kHz 时，激光模块输出的单个脉冲信号显示的波形

图3-17　当激光频率为20kHz 时，激光模块输出多个脉冲信号显示的波形

图3-18　当激光频率为20kHz 时，激光模块输出单个脉冲信号显示的波形

3. 测试结果分析

从图3-13、图3-15、图3-17 中示波器显示的多个脉冲信号波形可以发现：激光模块的发射频率与触发频率一致，但它的脉冲信号上升时间和半峰脉宽在一定范围变化。通过多次实验观测，发现半峰脉宽主要在6.7 ～7.95ns 范围内变化，上升时间在3.35 ～4.6ns范围内变化。在这两个指标中，脉宽测试结果相对激光模块手册给出的标称值8ns 脉宽偏小，但基本在误差范围内。关于脉冲信号上升时间这一指标，激光模块手册没有给出标称值，故缺乏可比性，但是该信号的上升时间是精确定时的重要依据，本次测试实验获得的测量值可供后续光电探测处理电路设计参考。