Thorlabs SPDMA modul za detekciju jednog fotona

Informacije o proizvodu

• Naziv proizvoda: Jednofotonski detektor SPDMA
• Proizvođač: Thorlabs GmbH
• verzija: 1.0
• Datum: 08-2021

Opće informacije
Thorlabsov SPDMA detektor pojedinačnih fotona dizajniran je za optičke tehnike mjerenja. Koristi hlađenu silikonsku lavinu fotodiodu koja je specijalizovana za opseg talasnih dužina od 350 do 1100 nm, sa maksimalnom osetljivošću na 600 nm. Detektor pretvara dolazne fotone u TTL impulsni signal, što može biti viewed na osciloskopu ili povezan na eksterni brojač preko SMA veze. SPDMA ima integrirani termoelektrični hladnjak (TEC) element koji stabilizira temperaturu diode, smanjujući stopu brojanja mraka. Ovo omogućava visoku efikasnost detekcije fotona i omogućava detekciju nivoa snage do fW. Dioda također uključuje aktivni krug za gašenje za visoke stope brojanja. Izlazni signal se može optimizirati pomoću zavrtnja za podešavanje pojačanja.

Detektor se može eksterno aktivirati pomoću TTL Trigger IN signala za odabir vremenskog okvira za detekciju pojedinačnih fotona. Optičko poravnanje je olakšano relativno velikom aktivnom površinom diode, koja ima prečnik od 500 mm. Dioda je tvornički poravnata tako da bude koncentrična s ulaznim otvorom, osiguravajući visokokvalitetne performanse. SPDMA je kompatibilan sa Thorlabs 1” cijevi sočiva i Thorlabs 30 mm Cage sistemom, omogućavajući fleksibilnu integraciju u optičke sisteme. Može se montirati u metričke ili imperijalne sisteme koristeći 8-32 i M4 rupe za montažu s kombinovanim navojem. Proizvod uključuje SM1T1 SM1 spojnicu, koja prilagođava vanjski navoj unutrašnjem navoju, zajedno sa SM1RR potpornim prstenom i zaštitnom plastičnom kapom za višekratnu upotrebu.

Upute za upotrebu proizvoda
Montaža

1. Identifikujte odgovarajući sistem montaže za vaše podešavanje (metrički ili imperijalni).
2. Poravnajte SPDMA sa montažnim rupama odabranog sistema.
3. Sigurno pričvrstite SPDMA pomoću odgovarajućih vijaka ili vijaka.

Setup

1. Spojite SPDMA na izvor napajanja prema priloženim specifikacijama.
2. Ako je potrebno, priključite osciloskop ili eksterni brojač na SMA priključak da nadgledate izlazni impulsni signal.
3. Ako koristite eksterni okidač, povežite TTL Trigger IN signal na odgovarajući ulazni port na SPDMA.
4. Osigurajte da je temperatura diode stabilizirana tako što ćete ostaviti dovoljno vremena da element termoelektričnog hladnjaka (TEC) dostigne svoju radnu temperaturu.
5. Izvršite sva potrebna podešavanja pojačanja pomoću zavrtnja za podešavanje pojačanja za optimizaciju izlaznog signala.

Princip rada
SPDMA radi tako što pretvara dolazne fotone u TTL impulsni signal pomoću ohlađene silikonske lavinske fotodiode. Aktivno kolo za gašenje integrirano u diodu omogućava visoke stope brojanja. TTL Trigger IN signal se može koristiti za eksterno pokretanje detekcije pojedinačnih fotona unutar određenog vremenskog okvira.
Napomena: Uvijek pogledajte korisnički priručnik i sigurnosne upute koje pruža Thorlabs GmbH za detaljne informacije o rješavanju problema, tehničkim podacima, dijagramima performansi, dimenzijama, mjerama opreza, certifikatima i usklađenostima, garanciji i podacima za kontakt proizvođača.

Cilj nam je razviti i proizvesti najbolja rješenja za vaše aplikacije u području optičkih mjernih tehnika. Da biste nam pomogli da ispunimo vaša očekivanja i stalno poboljšavamo naše proizvode, potrebne su nam vaše ideje i prijedlozi. Mi i naši međunarodni partneri radujemo se Vašem odgovoru.

Upozorenje
Odjeljci označeni ovim simbolom objašnjavaju opasnosti koje mogu dovesti do tjelesnih ozljeda ili smrti. Uvijek pažljivo pročitajte povezane informacije prije nego što izvršite naznačenu proceduru

Pažnja
Paragrafi kojima prethodi ovaj simbol objašnjavaju opasnosti koje mogu oštetiti instrument i povezanu opremu ili mogu uzrokovati gubitak podataka. Ovaj priručnik također sadrži “NAPOMENE” i “SAVJETE” napisane u ovom obrascu. Pažljivo pročitajte ovaj savjet!

Opće informacije

Thorlabsov SPDMA detektor jednog fotona koristi hlađenu silicijumsku lavinu fotodiodu, specijalizovanu za opseg talasnih dužina od 350 do 1100 nm sa maksimalnom osetljivošću na 600 nm. Dolazni fotoni se u detektoru pretvaraju u TTL impuls. SMA veza nudi direktan izlazni impulsni signal iz modula koji može biti viewed na osciloskopu ili povezan na eksterni brojač. Integrirani termoelektrični hladnjak (TEC) element stabilizira temperaturu diode kako bi smanjio stopu brojanja mraka. Niska stopa brojanja mraka i visoka efikasnost detekcije fotona omogućavaju detekciju nivoa snage do fW. Aktivno kolo za gašenje integrirano u diodu SPDMA omogućava visoke stope brojanja. Izlazni signal se dalje može optimizirati kontinuiranim podešavanjem pomoću zavrtnja za podešavanje pojačanja. Koristeći TTL Trigger IN signal, SPDMA se može eksterno aktivirati kako bi se odabrao vremenski okvir za detekciju pojedinačnih fotona. Optičko poravnanje je pojednostavljeno relativno velikom aktivnom površinom diode promjera 500 mm. Dioda je u fabrici aktivno poravnata kako bi bila koncentrična sa ulaznim otvorom, što doprinosi visokom kvalitetu ovog uređaja. Za fleksibilnu integraciju u optičke sisteme, SPDMA prihvata sve Thorlabs 1” sočiva, kao i Thorlabs 30 mm Cage System. SPDMA se može montirati u metričke ili imperijalne sisteme zbog 8-32 i M4 rupa za montažu sa kombinovanim navojem. Proizvod uključuje SM1T1 SM1 spojnicu koja prilagođava vanjski navoj unutrašnjem navoju i drži SM1RR potporni prsten i zaštitnu plastičnu kapicu za višekratnu upotrebu. Još jedan advantage je da se SPDMA ne može oštetiti neželjenim ambijentalnim svjetlom, što je kritično za mnoge fotomultiplikatorske cijevi.

Pažnja
Sve sigurnosne informacije i upozorenja u vezi sa ovim proizvodom pronađite u poglavlju Sigurnost u Dodatku.

Šifre za naručivanje i pribor

SPDMA detektor jednog fotona, 350 nm – 1100 nm, prečnik aktivne površine 0.5 mm, rupe za montažu sa kombinovanim navojem kompatibilne sa 8-32 i M4 navojima

Uključena dodatna oprema

• Napajanje (±12 V, 0.3 A / 5 V, 2.5 A)
• Plastični poklopac (stavka # SM1EC2B) na uključenoj spojnici SM1T1 SM1 sa SM1RR SM1 potpornim prstenom.

Dodatna oprema

• Svi Thorlabs unutrašnji ili eksterni SM1 (1.035″-40) dodaci sa navojem kompatibilni su sa SPDMA.
• Sistem kaveza od 30 mm može se montirati na SPDMA.
• Molimo posjetite našu početnu stranicu http://www.thorlabs.com za razne dodatke kao što su adapteri za vlakna, stupovi i držači stubova, tehnički listovi i dodatne informacije.

Getting Started

Lista dijelova
Molimo pregledajte transportni kontejner da li ima oštećenja. Nemojte seći kroz karton, jer kutija može biti potrebna za skladištenje ili vraćanje. Ako se čini da je kontejner za transport oštećen, čuvajte ga dok ne pregledate sadržaj i ne testirate SPDMA mehanički i električni. Proverite da li ste u paketu primili sledeće artikle:

SPDMA detektor jednog fotona
Plastični poklopac (stavka # SM1EC2B) na spojnici SM1T1-SM1 sa SM1RR-SM1

Retaining Ring
Napajanje (±12V, 0.3 A / 5 V, 2.5 A) sa kablom za napajanje, konektor prema zemlji naručioca

Brza referenca

Uputstvo za upotrebu
Operativni elementi

Montaža
Montaža SPDMA na optički sto Montirajte SPDMA na optički stub koristeći bilo koju od tri urezane rupe za montažu na lijevoj i desnoj strani i na dnu uređaja. Rupe sa kombinovanim navojem prihvataju navoje 8-32 i M4, tako da je moguća upotreba imperijalnih ili metričkih TR stubova.

Montaža vanjske optike
Korisnički sistem se može pričvrstiti i poravnati pomoću eksternog SM1 navoja ili 4-40 montažnih rupa za kavezni sistem od 30 mm. Položaji su naznačeni u odeljku Operativni elementi. Eksterni SM1 navoj podržava Thorlabsove SM1 navojne (1.035″- 40) adaptere koji su kompatibilni sa bilo kojim brojem Thorlabs 1” dodataka s navojem, poput eksterne optike, filtera, otvora, adaptera za vlakna ili cijevi za sočiva. SPDMA se isporučuje sa SM1T1 SM1 spojnicom koja prilagođava vanjski navoj na SM1 unutrašnji navoj. Potporni prsten u spojnici drži zaštitni poklopac. Molimo odvrnite spojnicu ako je potrebno. Za dodatnu opremu posjetite našu websajtu ili kontaktirajte Thorlabs.

Setup
Nakon montiranja SPDMA, postavite detektor na sljedeći način:

1. Uključite SPDMA koristeći priloženo napajanje.
2. Uključite SPDMA pomoću dugmeta za prebacivanje na bočnoj strani instrumenta.
3. Gurnite poklopac sa statusnog LED-a da vidite status:
4.  Crvena: LED će inicijalno biti crvena nakon spajanja na napajanje kako bi označila ovu vezu i potrebu čekanja dok detektor ne dostigne radnu temperaturu.
5. U roku od nekoliko sekundi, dioda se ohladi i statusna LED dioda će postati zelena. Statusna LED će se vratiti na crveno kada je temperatura diode previsoka. Ako je LED crvena, signal se ne šalje na impulsni izlaz.
6. Zeleno: detektor je spreman za rad. Dioda je na radnoj temperaturi i signal stiže na impulsni izlaz.

Napomena
Status LED lampica će postati crvena kad god je radna temperatura previsoka. Osigurajte dovoljnu ventilaciju zraka. Gurnite poklopac nazad ispred statusne LED lampice kako biste spriječili da LED svjetlo ometa mjerenje. Da biste povećali efikasnost detekcije fotona, okrenite vijak za podešavanje pojačanja odvijačem s prorezima (1.8 do 2.4 mm, 0.07″ do 3/32″). Za više informacija o pojačanju, pogledajte poglavlje Princip rada. Koristite Minimum Gain kada je niska stopa brojanja tamne boje kritična. Ovo dolazi po cenu niske efikasnosti detekcije fotona. Koristite Maximum Gain kada je poželjno prikupiti maksimalan broj fotona. Ovo dolazi po cijenu veće stope tamnog brojanja. Budući da se vrijeme između detekcije fotona i izlaznog signala mijenja s postavkom pojačanja, molimo ponovo procijenite ovaj parametar nakon promjene postavke pojačanja.

Napomena
“Trigger In” i “Pulse Out” imaju impedanciju od 50 W. Uvjerite se da izvor impulsa okidača može raditi na opterećenju od 50 W i da uređaj spojen na “Pulse Out” radi na ulaznoj impedanciji od 50 W.

Princip rada
Thorlabs SPDMA koristi silicijumsku lavinu fotodiodu (Si APD), koja radi u obrnutom smjeru i neznatno je iznad praga proboja vol.tage VBR (vidi dijagram ispod, tačka A), takođe poznat kao lavina voltage. Ovaj način rada je također poznat kao „Geigerov način rada“. APD u Geiger modu će ostati u metastabilnom stanju sve dok foton ne stigne i ne generiše slobodne nosioce naboja u spoju PD-a. Ovi besplatni nosači pokreću lavinu (tačka B), što dovodi do značajne struje. Aktivno kolo za gašenje integrirano u APD ograničava struju kroz APD kako bi se izbjeglo uništenje i snizio bias voltage ispod objtage VBR (tačka C) odmah nakon što je foton pustio lavinu. Ovo omogućava visoke stope brojanja sa mrtvim vremenom između odbrojavanja do specificiranog mrtvog vremena pri maksimalnom pojačanju. Nakon toga, pristrasnost voltage se obnavlja.

Tokom vremena gašenja, koje je poznato kao mrtvo vrijeme diode, APD je neosjetljiv na bilo koje druge dolazne fotone. Moguće su spontano pokrenute lavine dok je dioda u metastabilnom stanju. Ako se ove spontane lavine događaju nasumično, nazivaju se tamnim brojevima. Integrirani TEC element stabilizira temperaturu diode ispod temperature okoline kako bi smanjio stopu brojanja mraka. Ovo eliminira potrebu za ventilatorom i izbjegava mehaničke vibracije. U slučaju da su spontano pokrenute lavine u vremenskoj korelaciji sa impulsom izazvanim fotonom, to se naziva naknadnim impulsom.
Napomena
Zbog APD svojstava, ne mogu se detektovati svi pojedinačni fotoni. Razlozi su intrinzično mrtvo vreme APD-a tokom gašenja i nelinearnost LAPD-a.

Gain Adjustment
Koristeći vijak za podešavanje pojačanja, overvoltage izvan sloma voltage se može podesiti na SPDMA. Ovo povećava efikasnost detekcije fotona, ali i brzinu brojanja mraka. Imajte na umu da vjerovatnoća naknadnog pulsiranja malo raste s višim postavkama pojačanja i da podešavanje pojačanja također utiče na vrijeme između detekcije fotona i izlaznog signala. Mrtvo vrijeme se povećava sa smanjenjem pojačanja.

Blok dijagram i okidač IN

Strujni impuls koji generiše dolazni foton prolazi kroz kolo za oblikovanje impulsa, što skraćuje trajanje izlaznog TTL impulsa APD-a. Na terminalu “Pulse Out” primjenjuje se signal sa uređaja za oblikovanje impulsa tako da se mogu brojati viewobjavljeno na osciloskopu ili registrovano eksternim brojačem. U nedostatku okidača, kapija se zatvara i dozvoljava izlaz signala. Pojačanje mijenja Bias (overvoltage) na APD. Bias se fizički vodi kroz aktivni element za gašenje, ali ne utiče na aktivno gašenje.

TTL Trigger
TTL Trigger omogućava selektivno aktiviranje impulsnog izlaza: Na visokom ulazu okidača (navedenom u tehničkim podacima) signal stiže na izlazni impuls. Ovo je zadana postavka kad god se vanjski TTL signal ne primjenjuje kao okidač Kad god se koristi ulazni signal TTL okidača, zadani TTL ulaz mora biti “Low”. Signal sa detekcije fotona se šalje u Pulse Out kao Voltage prelazi na “High”. Visoki i niski signali navedeni su u odjeljku Tehnički podaci.
Napomena
“Trigger In” i “Pulse Out” imaju impedanciju od 50 W. Uvjerite se da izvor impulsa okidača može raditi na opterećenju od 50 W i da uređaj spojen na “Pulse Out” radi na ulaznoj impedanciji od 50 W.

Održavanje i servis

Zaštitite SPDMA od nepovoljnih vremenskih uslova. SPDMA nije vodootporan.

Pažnja
Da biste izbjegli oštećenje instrumenta, nemojte ga izlagati spreju, tekućinama ili rastvaračima! Jedinici nije potrebno redovno održavanje od strane korisnika. Ne sadrži nikakve module i/ili komponente koje bi korisnik mogao popraviti. Ako dođe do kvara, kontaktirajte Thorlabs za upute o povratu. Ne skidajte poklopce!

Rješavanje problema

Prikazana prekomjerna temperatura APD-a. Krug za kontrolu temperature je prepoznao da je stvarna temperatura APD-a premašila zadanu tačku. U normalnim uslovima rada, to se ne bi trebalo dogoditi, čak ni nakon dugotrajnog rada. Međutim, povećanje iznad granica specificiranog raspona radne temperature ili prekomjerno toplinsko zračenje na detektoru može uzrokovati upozorenje o previsokoj temperaturi. Statusna LED lampica će postati crvena kako bi označila pregrijavanje. Osigurajte dovoljan protok zraka oko uređaja ili osigurajte vanjsko pasivno hlađenje

Dodatak
Tehnički podaci
Svi tehnički podaci vrijede na 45 ± 15% rel. vlažnost (bez kondenzacije).

1. Podrazumevana vrednost u odsustvu TTL signala je > 2 V, što omogućava signal za impulsni izlaz. Ponašanje detektora nije definirano između 0.8 V i 2 V.
2. Bez kondenzacije

Definicije
Aktivno gašenje nastaje kada brzi diskriminator osjeti strm početak lavinske struje, koju oslobađa foton, i brzo smanjuje pristrani voltage tako da je trenutno ispod sloma. Pristrasnost se tada vraća na vrijednost iznad razloma voltage u pripremi za detekciju sljedećeg fotona. Nakon pulsiranja: Tokom lavine, neki naboji mogu biti zarobljeni unutar područja visokog polja. Kada se ovi naboji oslobode, mogu izazvati lavinu. Ovi lažni događaji se nazivaju naknadni impulsi. Životni vek tih zarobljenih naelektrisanja je reda veličine od 0.1 μs do 1 μs. Stoga je vjerovatno da se naknadni impuls javlja neposredno nakon signalnog impulsa.

Mrtvo vrijeme je vremenski interval koji detektor provodi u svom stanju oporavka. Tokom ovog vremena, on je efektivno slijep za dolazne fotone. Tamna brzina brojanja: Ovo je prosječna stopa registrovanog brojanja u odsustvu bilo kakvog upadnog svjetla i određuje minimalnu stopu brojanja pri kojoj je signal dominantno uzrokovan stvarnim fotonima. Događaji lažne detekcije su uglavnom termalnog porijekla i stoga se mogu snažno potisnuti korištenjem hlađenog detektora. Geigerov način rada: U ovom načinu rada dioda radi malo iznad praga proboja voltage. Dakle, jedan par elektron-rupa (generisan apsorpcijom fotona ili termičkom fluktuacijom) može izazvati snažnu lavinu. Faktor podešavanja pojačanja: Ovo je faktor za koji se pojačanje može povećati. Zasićenost APD-a: Broj fotona u APD-u nije baš linearno proporcionalan upadnoj optičkoj CW snazi; devijacija se glatko povećava sa povećanjem optičke snage. Ova nelinearnost dovodi do pogrešnog broja fotona pri visokim nivoima ulazne snage. Na određenom nivou ulazne snage, broj fotona počinje čak i da se smanjuje sa daljim povećanjem optičke snage. Svaki isporučeni SPDMA se testira na odgovarajuće ponašanje zasićenja kako bi ličilo na ovo nprample.

Performanse Plots
Tipična efikasnost detekcije fotona

Pulse Out Signal

Dimenzija

Sigurnost
Sigurnost svakog sistema koji uključuje opremu je odgovornost montažera sistema. Sve izjave u vezi sa sigurnošću rada i tehničkim podacima u ovom uputstvu za upotrebu će se primjenjivati ​​samo ako se jedinica radi ispravno kako je dizajnirana. SPDMA ne smije raditi u okruženjima ugroženim eksplozijom! Nemojte blokirati otvore za ventilaciju u kućištu! Nemojte skidati poklopce niti otvarati kućište. Unutra nema dijelova koje može servisirati korisnik! Ovaj precizni uređaj je upotrebljiv samo ako je vraćen i pravilno upakovan u kompletno originalno pakovanje uključujući kartonske umetke. Ako je potrebno, zatražite zamjensko pakovanje. Servisiranje prepustite kvalifikovanom osoblju! Promjene na ovom uređaju se ne mogu vršiti niti se mogu koristiti komponente koje nije isporučio Thorlabs bez pismene saglasnosti Thorlabsa.

Pažnja
Prije uključivanja napajanja na SPDMA, uvjerite se da je zaštitni provodnik trožilnog mrežnog kabela za napajanje ispravno spojen na kontakt zaštitnog uzemljenja utičnice! Nepravilno uzemljenje može uzrokovati strujni udar koji može uzrokovati oštećenje vašeg zdravlja ili čak smrt! Svi moduli smiju raditi samo sa propisno zaštićenim priključnim kablovima.

Pažnja
Sljedeća izjava se odnosi na proizvode obuhvaćene ovim priručnikom osim ako nije drugačije navedeno. Izjava za ostale proizvode će se pojaviti u odgovarajućoj pratećoj dokumentaciji.
Napomena
Ova oprema je testirana i utvrđeno je da je u skladu sa ograničenjima za digitalne uređaje klase B, u skladu sa dijelom 15 FCC pravila i ispunjava sve zahtjeve kanadskog standarda za opremu koja uzrokuje smetnje ICES-003 za digitalne aparate. Ova ograničenja su dizajnirana da pruže razumnu zaštitu od štetnih smetnji u stambenoj instalaciji. Ova oprema stvara, koristi i može emitovati radiofrekventnu energiju i, ako nije instalirana i korištena u skladu s uputama, može uzrokovati štetne smetnje radio komunikacijama. Međutim, ne postoji garancija da se smetnje neće pojaviti u određenoj instalaciji. Ako ova oprema uzrokuje štetne smetnje radio ili televizijskom prijemu, što se može utvrditi isključivanjem i uključivanjem opreme, korisnik se ohrabruje da pokuša ispraviti smetnje jednom ili više sljedećih mjera:

• Preusmjerite ili premjestite prijemnu antenu.
• Povećajte razmak između opreme i prijemnika.
• Povežite opremu na utičnicu u strujnom kolu različitom od onog na koji je priključen prijemnik.
• Za pomoć se obratite prodavaču ili iskusnom radio/TV tehničaru.
• Korisnici koji mijenjaju ili modificiraju proizvod opisan u ovom priručniku na način koji nije izričito odobrio Thorlabs (strana odgovorna za usklađenost) mogu poništiti korisnikovo ovlaštenje za korištenje opreme.

Thorlabs GmbH nije odgovoran za bilo kakve radio-televizijske smetnje uzrokovane modifikacijama ove opreme ili zamjenom ili pričvršćivanjem priključnih kablova i opreme osim onih koje je odredio Thorlabs. Ispravljanje smetnji uzrokovanih takvom neovlaštenom modifikacijom, zamjenom ili dodavanjem biće odgovornost korisnika. Upotreba zaštićenih I/O kablova je neophodna kada se ova oprema povezuje sa bilo kojim i svim opcionim perifernim ili glavnim uređajima. Ako to ne učinite, to može predstavljati kršenje FCC i ICES pravila.

Pažnja
Mobilni telefoni, mobilni telefoni ili drugi radio predajnici se ne smiju koristiti u dometu od tri metra od ove jedinice jer intenzitet elektromagnetnog polja tada može premašiti maksimalno dozvoljene vrijednosti smetnji prema IEC 61326-1. Ovaj proizvod je testiran i utvrđeno je da je u skladu sa ograničenjima prema IEC 61326-1 za upotrebu priključnih kablova kraćih od 3 metra (9.8 stopa).

Certifikati i usklađenosti

Garancija

Dokumenti / Resursi

Thorlabs SPDMA modul za detekciju jednog fotona [pdf] Korisnički priručnik SPDMA modul za detekciju jednog fotona, SPDMA, modul za detekciju jednog fotona, modul za detekciju fotona, modul za detekciju, modul

Reference

• Uputstvo za upotrebu