功率放大器在光波導(dǎo)諧振腔的研究和應(yīng)用中非常重要，它為核心測試環(huán)節(jié)提供所需的高質(zhì)量驅(qū)動信號和功率支持。下面我將從功率放大器在測試系統(tǒng)中的具體作用、典型應(yīng)用場景、關(guān)鍵性能指標(biāo)選型和一些前沿研究展望等方面來展開說明。

圖：光波導(dǎo)環(huán)形諧振腔基本參數(shù)測試

一、功率放大器在測試系統(tǒng)中的核心作用

在光波導(dǎo)諧振腔的測試系統(tǒng)中，功率放大器主要承擔(dān)著信號驅(qū)動和功率保障的關(guān)鍵任務(wù)。

高電壓掃描信號的生成：在諧振腔的頻譜測試中，通常需要對可調(diào)諧激光器的波長進(jìn)行精密掃描。例如，一種典型應(yīng)用是利用信號發(fā)生器產(chǎn)生一個低頻三角波或正弦波掃描信號。但此類信號發(fā)生器直接輸出的電壓和功率往往不足以驅(qū)動激光器的調(diào)制端口。此時，功率放大器（特別是高壓放大器）能夠?qū)⑿盘柊l(fā)生器輸出的掃描信號進(jìn)行電壓和功率放大，以滿足激光器外部調(diào)制端口對高壓掃描電壓的需求（例如0-200V），從而實現(xiàn)對激光波長的精確掃描。

圖：光波導(dǎo)諧振腔結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化

二、典型應(yīng)用場景與案例

功率放大器在光波導(dǎo)諧振腔的不同測試場景中都有應(yīng)用，以下是一些典型案例：

基礎(chǔ)參數(shù)測試：在光波導(dǎo)環(huán)形諧振腔的基本參數(shù)（如Q值、半高全寬、自由譜寬FSR）測試中，會搭建包含激光器、信號發(fā)生器、功率放大器、光波導(dǎo)環(huán)形諧振腔、光電探測器和示波器等的測試系統(tǒng)。信號發(fā)生器產(chǎn)生的掃描信號經(jīng)功率放大器（如ATA-2042高壓放大器）放大后，驅(qū)動激光器實現(xiàn)波長調(diào)諧。滿足諧振條件的波長會在諧振腔中諧振，通過探測器和示波器即可觀測和分析諧振譜線。

特殊結(jié)構(gòu)與封裝測試：

在半掩埋光波導(dǎo)諧振腔的封裝測試中，測試系統(tǒng)與上述基礎(chǔ)參數(shù)測試系統(tǒng)類似，包含高壓放大器、信號發(fā)生器、示波器、光電探測器和窄線寬半導(dǎo)體激光器等。高壓放大器用于對信號發(fā)生器輸出的掃描信號進(jìn)行增益和偏置的調(diào)節(jié)，以確保諧振腔的諧振頻率落在激光器的調(diào)諧范圍內(nèi)。

在面向角速度傳感應(yīng)用的硅基二氧化硅光波導(dǎo)諧振腔測試中，采用功率放大器（如ATA-1200C寬帶放大器）來放大激光器的掃頻信號。通過觀測和擬合示波器上得到的諧振譜線，研究人員成功計算出該諧振腔的品質(zhì)因數(shù)。

圖：ATA-1200C寬帶放大器指標(biāo)參數(shù)

為光波導(dǎo)諧振腔測試系統(tǒng)選擇合適的功率放大器時，以下是一些關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)和考量因素：

輸出電壓范圍：確保放大器的最大輸出電壓能滿足激光器調(diào)制端口或特定測試結(jié)構(gòu)對驅(qū)動電壓的要求。例如，在光波導(dǎo)環(huán)形諧振腔測試中，激光器的PZT響應(yīng)帶寬為20kHz，輸入電壓為0-200V。

帶寬與頻率響應(yīng)：放大器的帶寬（如-3dB帶寬）應(yīng)覆蓋掃描信號頻率及其諧波分量。

輸出電流能力：放大器的輸出電流需滿足負(fù)載（如激光器調(diào)制端口）的瞬態(tài)電流需求。

增益與偏置調(diào)節(jié)：增益（放大倍數(shù)）可調(diào)和偏置（直流偏移）可調(diào)功能，例如在半掩埋光波導(dǎo)諧振腔測試中用于調(diào)節(jié)掃描信號，有助于靈活適配不同的信號源和負(fù)載需求，優(yōu)化測試條件。

通道數(shù)量：根據(jù)測試需求，考慮是否需要雙通道輸出的放大器，例如在諧振環(huán)的雙端口測試平臺中使用了兩個功率放大器。

波形保真度與穩(wěn)定性：低失真、低噪聲、高穩(wěn)定性對于保證掃描的線性度和測試結(jié)果的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。

圖：ATA-1000系列寬帶放大器

功率放大器在光波導(dǎo)諧振腔的測試與應(yīng)用中，特別是在諧振腔的性能表征（如頻譜掃描測試）和一些高功率老煉測試中，發(fā)揮著關(guān)鍵的信號驅(qū)動與功率支撐作用。選擇合適的功率放大器時，需重點關(guān)注其輸出電壓范圍、帶寬、輸出電流、增益偏置調(diào)節(jié)能力等關(guān)鍵指標(biāo)，以確保測試系統(tǒng)的有效構(gòu)建和精確測量。

審核編輯 黃宇