利用高帶寬任意波形發(fā)生器實(shí)現(xiàn)脈沖激光器的精準(zhǔn)控制

高功率脈沖激光器是許多科學(xué)和工程實(shí)驗(yàn)的核心技術(shù)，在光譜學(xué)、計(jì)量學(xué)、量子信息、原子物理學(xué)和材料研究領(lǐng)域中發(fā)揮驅(qū)動(dòng)作用。為了能夠可靠、一致地進(jìn)行這些實(shí)驗(yàn)，研究人員需要以高精度、高靈活性和嚴(yán)格的時(shí)序控制來(lái)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(wù)。

生成波形以引發(fā)并微調(diào)效應(yīng)

科學(xué)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(hào)、高斯波形和自定義波形）的快速電壓脈沖。通過(guò)在一個(gè)或多個(gè)同步通道上生成高分辨率和寬帶寬信號(hào)，泰克 AWG 可以憑借卓越的保真度和精度來(lái)驅(qū)動(dòng)激光二極管或電光調(diào)制器，從而使其創(chuàng)建出真實(shí)而復(fù)雜的信號(hào)場(chǎng)景，這些場(chǎng)景可以對(duì)定向能量流進(jìn)行相位對(duì)齊，在新材料中引發(fā)量子效應(yīng)，并微調(diào)化學(xué)反應(yīng)等其他條件。

加入干擾以在壓力條件下進(jìn)行嚴(yán)格測(cè)試

泰克 AWG 包括用于控制 AWG 儀器的 SourceXpress 軟件，為用戶提供強(qiáng)大的信號(hào)生成和編輯功能，用以精細(xì)定義脈沖形狀、持續(xù)時(shí)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(dòng)、干擾和失真故意添加到信號(hào)中，以測(cè)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(biāo)。

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(jiǎn)化了創(chuàng)建和回放成千上萬(wàn)個(gè)脈沖波形的過(guò)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(biāo)記、外部觸發(fā)器開(kāi)始，或者按照特定的“跳轉(zhuǎn)”邏輯從一個(gè)波形樣本切換到下一個(gè)樣本。

例如，物理實(shí)驗(yàn)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(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)吉赫茲 (GHz) 的頻率跨度，這是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)量子態(tài)之間轉(zhuǎn)換的所需條件。研究人員可以通過(guò)使用 AWG 產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)來(lái)控制注入鎖定激光系統(tǒng)中的電光相位調(diào)制器，從而簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)流程。

精確調(diào)制脈沖激光包絡(luò)

慣性約束聚變 (ICF) 是另一種物理應(yīng)用，使用由 AWG 驅(qū)動(dòng)的多個(gè)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(dú)立、精確、可控的時(shí)域形態(tài)，滿足功率平衡的要求。由于對(duì)復(fù)雜時(shí)間形狀激光脈沖的需求，因此對(duì)激光脈沖的時(shí)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(shí)序控制，從而實(shí)現(xiàn)最小的信號(hào)失真和最大的能量傳輸效率。在下面的特定實(shí)例中，AWG 以精確的振幅和時(shí)間特性調(diào)制脈沖激光包絡(luò)，這有助于激光器輸出特定的能量分布。

圖 2：AWG5200 - 2 至 8 個(gè)通道，采樣率高達(dá) 10 G次每秒

圖 3：AWG70000 - 1 或 2 個(gè)通道，采樣率高達(dá) 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(qiáng)大的儀器，可以提高脈沖激光實(shí)驗(yàn)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。