利用高速光电探测器测量脉冲激光的两点注意事项
发布时间：2019-08-01 12:10 来源：www.fuhai31.com
[摘要] 时域优化的高速光电探测器（型号1444、1454和1024）经常用于测量短脉冲激光的波形。当进行这类测量时，有两个重要的细节需要注意：脉冲激光激励下的饱和问题和仪器带宽对测量的影响，本文将对此展开讨论。
脉冲激光激励下的饱和问题
为了维持测量的精度，系统中的每一个组件的带宽都必须大于信号的3dB带宽，或者脉冲响应要快于信号中最快部分（对于时域相关的测量，经验法则是3dB带宽大于0.44/t，其中t是时域脉冲的FWHM）。例如，即使是50GHz的示波器同6ps的光电探测器结合也不会产生6ps的脉冲曲线，这是因为我们实际看到的信号取决于包括信号、光电二极管和示波器等带宽的卷积。
对于5ps的脉冲，假设利用响应速度为6ps的光电探测器和带宽为50GHz的示波器测量，我们可以用单个设备脉冲响应的平方来估算测出来的FWHM（这对于高斯脉冲非常准确）。为此，我们需要估算示波器的FWHM。FWHM≈0.44/f3dB，f3dB是频率3dB带宽，可以估算出50GHz示波器的FWHM约为9 ps。因此，可以估算出测量信号的FWHM约为12.2ps。
此类测量中需要考虑的一个重点就是光电接收器在脉冲激光激励下的饱和问题。对于光电探测器，当输出信号达到一定等级时其就会发生饱和现象。对于所有信号类型（包括脉冲信号），这个等级大致由CW输入饱和功率（Pcw）和增益G的乘积决定。对于持续时间远小于光电接收器响应时间的激光脉冲，输出脉冲宽度将等于光电接收器脉冲响应的FWHM。对于周期为T的脉冲，探测器发生饱和时的平均功率将是Pcw 除以输出信号的周期，FWHM/T。例如，对于重频为10MHz的超短激光，利用10GHz光电接收器（35ps FWHM，Pcw= 1 mW）探测时，饱和功率则需要衰减35×10-12/100×10-9 或35 dB。
为了维持测量的精度，系统中的每一个组件的带宽都必须大于信号的3dB带宽，或者脉冲响应要快于信号中最快部分（对于时域相关的测量，经验法则是3dB带宽大于0.44/t，其中t是时域脉冲的FWHM）。例如，即使是50GHz的示波器同6ps的光电探测器结合也不会产生6ps的脉冲曲线，这是因为我们实际看到的信号取决于包括信号、光电二极管和示波器等带宽的卷积。
对于5ps的脉冲，假设利用响应速度为6ps的光电探测器和带宽为50GHz的示波器测量，我们可以用单个设备脉冲响应的平方来估算测出来的FWHM（这对于高斯脉冲非常准确）。为此，我们需要估算示波器的FWHM。FWHM≈0.44/f3dB，f3dB是频率3dB带宽，可以估算出50GHz示波器的FWHM约为9 ps。因此，可以估算出测量信号的FWHM约为12.2ps。