Модул за откриване на единичен фотон Thorlabs SPDMA

Информация за продукта

• Име на продукта: Единичен фотонен детектор SPDMA
• производител: Thorlabs GmbH
• Версия: 1.0
• дата: 08 декември 2021 г

Обща информация
SPDMA Single Photon Detector на Thorlabs е предназначен за оптични измервателни техники. Той използва охладен силициев лавинен фотодиод, който е специализиран за дължина на вълната от 350 до 1100 nm, с максимална чувствителност при 600 nm. Детекторът преобразува входящите фотони в TTL импулсен сигнал, който може да бъде viewна осцилоскоп или свързан към външен брояч чрез SMA връзка. SPDMA разполага с интегриран елемент Thermo Electric Cooler (TEC), който стабилизира температурата на диода, намалявайки скоростта на броене на тъмнината. Това позволява висока ефективност на откриване на фотони и позволява откриване на нива на мощност до fW. Диодът също така включва верига за активно охлаждане за високи скорости на броене. Изходният сигнал може да се оптимизира с помощта на винта за настройка на усилването.

Детекторът може да се задейства външно с помощта на TTL Trigger IN сигнал за избор на времева рамка за откриване на единични фотони. Оптичното подравняване се улеснява от относително голямата активна площ на диода, който има диаметър 500 mm. Диодът е фабрично подравнен така, че да е концентричен спрямо входната бленда, което гарантира висококачествена работа. SPDMA е съвместим с 1” тръби за обективи Thorlabs и 30 mm Cage System на Thorlabs, което позволява гъвкаво интегриране в оптични системи. Може да се монтира в метрична или имперска система с помощта на монтажни отвори с комбинирана резба 8-32 и M4. Продуктът включва съединител SM1T1 SM1, който адаптира външната резба към вътрешната резба, заедно със задържащ пръстен SM1RR и защитна пластмасова капачка за многократна употреба.

Инструкции за употреба на продукта
Монтаж

1. Определете подходящата система за монтаж за вашата настройка (метрична или имперска).
2. Подравнете SPDMA с монтажните отвори на избраната система.
3. Закрепете здраво SPDMA с помощта на подходящи винтове или болтове.

Настройка

1. Свържете SPDMA към захранването според предоставените спецификации.
2. Ако е необходимо, прикрепете осцилоскоп или външен брояч към SMA връзката, за да наблюдавате изходния импулсен сигнал.
3. Ако използвате външен тригер, свържете TTL Trigger IN сигнала към съответния входен порт на SPDMA.
4. Уверете се, че температурата на диода е стабилизирана, като оставите достатъчно време на елемента Thermo Electric Cooler (TEC) да достигне работната си температура.
5. Извършете всички необходими настройки на усилването с помощта на винта за регулиране на усилването за оптимизиране на изходния сигнал.

Принцип на работа
SPDMA работи чрез преобразуване на входящите фотони в TTL импулсен сигнал с помощта на охладения силициев лавинен фотодиод. Активната верига за охлаждане, интегрирана в диода, позволява високи скорости на броене. Сигналът TTL Trigger IN може да се използва за външно задействане на откриването на единични фотони в рамките на определен период от време.
Забележка: Винаги се обръщайте към ръководството за потребителя и инструкциите за безопасност, предоставени от Thorlabs GmbH за подробна информация относно отстраняване на неизправности, технически данни, графики на производителността, размери, предпазни мерки, сертификати и съответствие, гаранция и данни за контакт с производителя.

Ние се стремим да разработваме и произвеждаме най-добрите решения за вашите приложения в областта на оптичните измервателни техники. За да ни помогнете да оправдаем вашите очаквания и непрекъснато да подобряваме нашите продукти, имаме нужда от вашите идеи и предложения. Ние и нашите международни партньори очакваме с нетърпение да чуем вашето мнение.

Предупреждение
Разделите, маркирани с този символ, обясняват опасностите, които могат да доведат до нараняване или смърт. Винаги четете внимателно свързаната информация, преди да изпълните посочената процедура

внимание
Параграфите, предхождани от този символ, обясняват опасностите, които могат да повредят инструмента и свързаното оборудване или могат да причинят загуба на данни. Това ръководство съдържа също „БЕЛЕЖКИ“ и „СЪВЕТИ“, написани в тази форма. Моля, прочетете внимателно този съвет!

Обща информация

SPDMA Single Photon Detector на Thorlabs използва охладен силициев лавинен фотодиод, специализиран за дължина на вълната от 350 до 1100 nm с максимална чувствителност при 600 nm. Входящите фотони се преобразуват в TTL импулс в детектора. SMA връзката предлага директен изходен импулсен сигнал от модула, който може да бъде viewна осцилоскоп или свързан към външен брояч. Интегриран елемент Thermo Electric Cooler (TEC) стабилизира температурата на диода, за да намали скоростта на тъмното броене. Ниската скорост на броене на тъмнината и високата ефективност на откриване на фотони позволяват откриване на нива на мощност до fW. Активната верига за охлаждане, интегрирана в диода на SPDMA, позволява високи скорости на броене. Изходният сигнал може допълнително да бъде оптимизиран чрез непрекъснато регулиране с помощта на винта за настройка на усилването. Използвайки TTL Trigger IN сигнал, SPDMA може да бъде външно задействан, за да избере времевата рамка за откриване на единични фотони. Оптичното подравняване е опростено от относително голямата активна площ на диода с диаметър 500 mm. Диодът е активно подравнен фабрично, за да бъде концентричен с входната бленда, което допринася за високото качество на това устройство. За гъвкаво интегриране в оптични системи, SPDMA побира всякакви тръби за лещи Thorlabs 1” както и системата Thorlabs 30 mm Cage. SPDMA може да се монтира в метрична или имперска система поради монтажни отвори с комбинирана резба 8-32 и M4. Продуктът включва съединител SM1T1 SM1, който адаптира външната резба към вътрешна резба и държи задържащия пръстен SM1RR и защитна пластмасова капачка за многократна употреба. Друго предимствоtagд е, че SPDMA не може да бъде повреден от нежелана околна светлина, което е критично за много фотоумножителни тръби.

внимание
Моля, намерете цялата информация за безопасност и предупреждения относно този продукт в глава Безопасност в Приложението.

Кодове за поръчка и аксесоари

SPDMA детектор с един фотон, 350 nm – 1100 nm, диаметър на активната площ 0.5 mm, монтажни отвори с комбинирана резба, съвместими с резби 8-32 и M4

Включени аксесоари

• Захранване (±12 V, 0.3 A / 5 V, 2.5 A)
• Пластмасова капачка (артикул # SM1EC2B) на включен съединител SM1T1 SM1 със задържащ пръстен SM1RR SM1.

Допълнителни аксесоари

• Всички вътрешни или външни аксесоари с резба SM1 (1.035″-40) на Thorlabs са съвместими със SPDMA.
• 30 mm Cage System може да се монтира на SPDMA.
• Моля, посетете нашата начална страница http://www.thorlabs.com за различни аксесоари като адаптери за влакна, стълбове и държачи за стълбове, листове с данни и допълнителна информация.

Първи стъпки

Списък с части
Моля, проверете транспортния контейнер за повреди. Моля, не режете картона, тъй като кутията може да е необходима за съхранение или връщане. Ако контейнерът за транспортиране изглежда повреден, запазете го, докато не проверите съдържанието за пълнота и не тествате SPDMA механично и електрически. Уверете се, че сте получили следните елементи в пакета:

SPDMA единичен фотонен детектор
Пластмасова капачка (артикул # SM1EC2B) на съединител SM1T1-SM1 с SM1RR-SM1

Задържащ пръстен
Захранване (±12V, 0.3 A / 5 V, 2.5 A) със захранващ кабел, конектор според държавата на поръчка

Бърза справка

Инструкция за работа
Оперативни елементи

Монтаж
Монтиране на SPDMA на оптична маса Монтирайте SPDMA на оптична стойка, като използвате някой от трите монтажни отвора с резба от лявата и дясната страна и отдолу на устройството. Отворите с комбинирана резба приемат както 8-32, така и M4 резби, така че е възможно използването на британски или метрични TR стълбове.

Монтаж на външна оптика
Системата на клиента може да бъде прикрепена и подравнена с помощта или на външна резба SM1, или на 4-40 монтажни отвори за 30 mm Cage System. Позициите са посочени в раздела Работни елементи. Външната резба SM1 побира адаптери с резба Thorlabs SM1 (1.035″- 40), които са съвместими с произволен брой аксесоари с резба Thorlabs 1” като външна оптика, филтри, отвори, адаптери за влакна или тръби за лещи. SPDMA се доставя със съединител SM1T1 SM1, който адаптира външната резба към вътрешна резба SM1. Задържащ пръстен в съединителя държи защитната капачка. Моля, развийте съединителя, ако е необходимо. За аксесоари, моля посетете нашия webсайт или се свържете с Thorlabs.

Настройка
След като монтирате SPDMA, настройте детектора, както следва:

1. Включете SPDMA с включеното захранване.
2. Включете SPDMA, като използвате бутона за превключване отстрани на инструмента.
3. Натиснете капака от светодиода за състояние, за да видите състоянието:
4.  Червен: Светодиодът първоначално ще свети в червено при свързване към захранването, за да покаже тази връзка и необходимостта да изчакате, докато детекторът достигне работната температура.
5. В рамките на няколко секунди диодът се охлажда и светодиодът за състоянието ще светне в зелено. Светодиодът за състоянието ще се върне в червено, когато температурата на диода е твърде висока. Ако светодиодът е червен, не се изпраща сигнал към импулсния изход.
6. Зелено: Детекторът е готов за работа. Диодът е на работна температура и сигналът пристига на импулсния изход.

Забележка
Светодиодът за състоянието ще светне в червено, когато работната температура е твърде висока. Моля, осигурете достатъчна вентилация. Натиснете капака назад пред светодиода за състоянието, за да предотвратите смущенията на LED светлината при измерването. За да увеличите ефективността на откриване на фотони, завъртете винта за регулиране на усилването с отвертка с шлиц (1.8 до 2.4 mm, 0.07" до 3/32"). За повече информация относно печалбата, моля, вижте главата Принцип на работа. Използвайте минимално усилване, когато ниската скорост на броене на тъмни точки е критична. Това идва с цената на ниска ефективност на откриване на фотони. Използвайте Maximum Gain, когато е желателно да съберете максимален брой фотони. Това идва с цената на по-висока скорост на тъмно броене. Тъй като времето между откриването на фотон и изходния сигнал се променя с настройката на усилването, моля, преоценете този параметър след промяна на настройката на усилването.

Забележка
“Trigger In” и “Pulse Out” са с импеданс 50 W. Уверете се, че източникът на задействащ импулс е способен да работи при натоварване от 50 W и че устройството, свързано към „Pulse Out“, работи при входен импеданс от 50 W.

Принцип на работа
Thorlabs SPDMA използва силициев лавинен фотодиод (Si APD), работещ в обратна посока и предубеден малко над прага на разпадане voltage VBR (вижте диаграмата по-долу, точка A), известен също като лавинен обtagд. Този режим на работа е известен още като „режим на Geiger“. APD в режим на Geiger ще остане в метастабилно състояние, докато не пристигне фотон и генерира свободни носители на заряд в кръстовището на PD. Тези носители на свободен заряд предизвикват лавина (точка B), водеща до значителен ток. Активна охлаждаща верига, интегрирана в APD, ограничава тока през APD, за да се избегне разрушаване и намалява напрежението на отклонениеtage под обема на разбивкатаtage VBR (точка C) веднага след като фотон освободи лавина. Това позволява високи скорости на броене с мъртво време между отброяванията до определеното мъртво време при максимално усилване. След това пристрастията voltagд се възстановява.

По време на времето за охлаждане, което е известно като мъртво време на диода, APD е нечувствителен към други входящи фотони. Спонтанно задействани лавини са възможни, докато диодът е в метастабилно състояние. Ако тези спонтанни лавини се появят случайно, те се наричат ​​тъмни отброявания. Интегриран TEC елемент стабилизира температурата на диода под температурата на околната среда, за да намали скоростта на броене на тъмнината. Това елиминира нуждата от вентилатор и избягва механичните вибрации. В случай, че спонтанно задействаните лавини са свързани във времето с импулс, причинен от фотон, това се нарича следимпулс.
Забележка
Поради свойствата на APD не всички единични фотони могат да бъдат открити. Причините са присъщото мъртво време на APD по време на охлаждане и нелинейността на LAPD.

Регулиране на усилването
С помощта на винта за регулиране на усилването, свръхволtage отвъд разбивката обtage може да се настрои към SPDMA. Това увеличава ефективността на откриване на фотони, но също така и скоростта на броене на тъмнината. Моля, имайте предвид, че вероятността от последващо импулсиране леко се повишава с по-високи настройки на усилването и че регулирането на усилването също влияе на времето между откриването на фотон и изходния сигнал. Мъртвото време се увеличава с намаляване на печалбата.

Блокова диаграма и тригер IN

Токовият импулс, генериран от входящ фотон, преминава през верига за оформяне на импулса, което съкращава продължителността на изходния TTL импулс на APD. На клемата "Pulse Out" се прилага сигналът от формовчика на импулси, така че да могат да се извършват отброявания viewзаписани на осцилоскоп или регистрирани от външен брояч. При липса на тригер, портата е затворена и позволява на сигнала да излезе. Усилването променя Bias (overvoltagд) на APD. Отклонението се насочва физически през активния охлаждащ елемент, но не оказва влияние върху активното охлаждане.

TTL тригер
TTL тригерът позволява селективно активиране на импулсния изход: При висок тригерен вход (посочен в техническите данни) сигналът достига до Pulse Out. Това е по подразбиране, когато не се прилага външен TTL сигнал като тригер Всеки път, когато се използва TTL входен сигнал за тригер, TTL входът по подразбиране трябва да бъде „Нисък“. Сигналът от откриването на фотон се изпраща към Pulse Out като Trigger Input voltage превключва на “High”. Високите и ниските сигнали са посочени в раздела Технически данни.
Забележка
“Trigger In” и “Pulse Out” са с импеданс 50 W. Уверете се, че източникът на задействащ импулс е способен да работи при натоварване от 50 W и че устройството, свързано към „Pulse Out“, работи при входен импеданс от 50 W.

Поддръжка и сервиз

Защитете SPDMA от неблагоприятни атмосферни условия. SPDMA не е водоустойчив.

внимание
За да избегнете повреда на инструмента, не го излагайте на спрей, течности или разтворители! Устройството не се нуждае от редовна поддръжка от потребителя. Не съдържа никакви модули и/или компоненти, които могат да бъдат ремонтирани от потребителя. Ако възникне неизправност, моля, свържете се с Thorlabs за инструкции за връщане. Не отстранявайте капаците!

Отстраняване на неизправности

Показана над температура на APD Веригата за контрол на температурата разпозна, че действителната температура на APD надвишава зададената точка. При нормални условия на работа това не би трябвало да се случва, дори след продължителна работа. Въпреки това, повишаване над границите на определения работен температурен диапазон или прекомерно топлинно излъчване на детектора може да предизвика предупреждение за прегряване. Светодиодът за състоянието ще светне в червено, за да покаже прегряване. Осигурете достатъчен въздушен поток около устройството или осигурете външно пасивно охлаждане

Приложение
Технически данни
Всички технически данни са валидни при 45 ± 15% отн. влажност (без кондензация).

1. По подразбиране при липса на TTL сигнал е > 2 V, позволявайки сигнала към импулсния изход. Поведението на детектора не е определено между 0.8 V и 2 V.
2. Без кондензация

Дефиниции
Активното охлаждане възниква, когато бърз дискриминатор усети стръмното начало на лавинообразния ток, освободен от фотон, и бързо намалява напрежението на отклонениеtage, така че моментално да е под разбивката. След това отклонението се връща до стойност над обема на разбивкатаtage в подготовка за откриване на следващия фотон. Следимпулсиране: По време на лавина, някои заряди могат да бъдат уловени в областта на високото поле. Когато тези заряди бъдат освободени, те могат да предизвикат лавина. Тези фалшиви събития се наричат ​​следимпулси. Животът на тези уловени заряди е от порядъка на 0.1 μs до 1 μs. Следователно е вероятно последващ импулс да се появи директно след сигнален импулс.

Dead Time е интервалът от време, който детекторът прекарва в състояние на възстановяване. През това време той е ефективно сляп за входящите фотони. Скорост на тъмно броене: Това е средната скорост на регистрираното броене при липса на каквато и да е падаща светлина и определя минималната скорост на броене, при която сигналът се причинява предимно от реални фотони. Събитията с фалшиво откриване са предимно от термичен произход и следователно могат да бъдат силно потиснати чрез използване на охладен детектор. Режим на Geiger: В този режим диодът работи малко над прага на пробив voltagд. Следователно, единична двойка електрон-дупка (генерирана от абсорбцията на фотон или от термична флуктуация) може да предизвика силна лавина. Коефициент на регулиране на усилването: Това е факторът, с който усилването може да бъде увеличено. Наситеност на APD: Броят на фотоните от APD не е точно линейно пропорционален на падащата оптична CW мощност; отклонението нараства плавно с увеличаване на оптичната мощност. Тази нелинейност води до грешен брой фотони при високи нива на входна мощност. При определено ниво на входна мощност, броят на фотоните започва дори да намалява с по-нататъшно увеличаване на оптичната мощност. Всеки доставен SPDMA се тества за подходящо поведение на насищане, за да наподобява този примерampле.

Графики за изпълнение
Типична ефективност на откриване на фотони

Изходен импулсен сигнал

Измерение

Безопасност
Безопасността на всяка система, включваща оборудването, е отговорност на монтажника на системата. Всички твърдения относно безопасността на работа и техническите данни в това ръководство с инструкции ще се прилагат само когато уредът се използва правилно, както е проектиран. SPDMA не трябва да се използва във взривоопасна среда! Не запушвайте вентилационните отвори в корпуса! Не сваляйте капаците и не отваряйте корпуса. Вътре няма части, обслужвани от потребителя! Това прецизно устройство може да се използва само ако бъде върнато и правилно опаковано в пълната оригинална опаковка, включително картонените вложки. Ако е необходимо, поискайте резервна опаковка. Обърнете се за сервиз към квалифициран персонал! Не могат да се правят промени в това устройство, нито могат да се използват компоненти, които не са доставени от Thorlabs, без писменото съгласие на Thorlabs.

внимание
Преди да подадете захранване към SPDMA, уверете се, че защитният проводник на 3-проводниковия захранващ кабел е правилно свързан към контакта за защитно заземяване на контакта! Неправилното заземяване може да причини токов удар, водещ до увреждане на вашето здраве или дори смърт! Всички модули трябва да работят само с надлежно екранирани свързващи кабели.

внимание
Следното твърдение се отнася за продуктите, обхванати в това ръководство, освен ако не е посочено друго тук. Изявлението за други продукти ще се появи в съответната придружаваща документация.
Забележка
Това оборудване е тествано и е установено, че отговаря на ограниченията за цифрово устройство от клас B, съгласно част 15 от правилата на FCC и отговаря на всички изисквания на канадския стандарт за оборудване, причиняващо смущения ICES-003 за цифрово оборудване. Тези ограничения са предназначени да осигурят разумна защита срещу вредни смущения в жилищна инсталация. Това оборудване генерира, използва и може да излъчва радиочестотна енергия и, ако не е инсталирано и използвано в съответствие с инструкциите, може да причини вредни смущения в радиокомуникациите. Въпреки това, няма гаранция, че няма да възникнат смущения при определена инсталация. Ако това оборудване причинява вредни смущения в радио- или телевизионното приемане, което може да се определи чрез изключване и включване на оборудването, потребителят се насърчава да опита да коригира смущенията чрез една или повече от следните мерки:

• Пренасочете или преместете приемната антена.
• Увеличете разстоянието между оборудването и приемника.
• Свържете оборудването към контакт във верига, различна от тази, към която е свързан приемникът.
• Консултирайте се с търговеца или опитен радио/телевизионен техник за помощ.
• Потребители, които променят или модифицират продукта, описан в това ръководство по начин, който не е изрично одобрен от Thorlabs (страната, отговорна за съответствието), могат да анулират правото на потребителя да работи с оборудването.

Thorlabs GmbH не носи отговорност за каквито и да е радио-телевизионни смущения, причинени от модификации на това оборудване или от замяна или прикрепване на свързващи кабели и оборудване, различни от посочените от Thorlabs. Коригирането на смущенията, причинени от такава неоторизирана модификация, замяна или прикачване, ще бъде отговорност на потребителя. Използването на екранирани входно/изходни кабели е необходимо при свързване на това оборудване към всички допълнителни периферни или хост устройства. Неспазването на това може да наруши правилата на FCC и ICES.

внимание
Мобилни телефони, клетъчни телефони или други радиопредаватели не трябва да се използват в обхват от три метра от този уред, тъй като тогава интензитетът на електромагнитното поле може да надвиши максимално допустимите стойности на смущения съгласно IEC 61326-1. Този продукт е тестван и е установено, че отговаря на ограниченията съгласно IEC 61326-1 за използване на свързващи кабели, по-къси от 3 метра (9.8 фута).

Сертификати и съответствие

Гаранция

Документи / Ресурси

Модул за откриване на единичен фотон Thorlabs SPDMA [pdf] Ръководство за потребителя SPDMA Модул за откриване на единичен фотон, SPDMA, Модул за откриване на единичен фотон, Модул за откриване на фотон, Модул за откриване, Модул

Референции

• Ръководство за потребителя