Mòdul de detecció de fotó únic Thorlabs SPDMA

Informació del producte

• Nom del producte: Detector de fotó únic SPDMA
• Fabricant: Thorlabs GmbH
• Versió: 1.0
• Data: 08-des-2021

Informació general
El detector de fotons SPDMA de Thorlabs està dissenyat per a tècniques de mesura òptica. Utilitza un fotodíode d'allau de silici refrigerat que està especialitzat per a un rang de longitud d'ona de 350 a 1100 nm, amb una sensibilitat màxima a 600 nm. El detector converteix els fotons entrants en un senyal de pols TTL, que pot ser vieweditat en un oscil·loscopi o connectat a un comptador extern mitjançant la connexió SMA. L'SPDMA inclou un element Thermo Electric Cooler (TEC) integrat que estabilitza la temperatura del díode, reduint la taxa de recompte fosc. Això permet una alta eficiència de detecció de fotons i permet la detecció de nivells de potència fins a fW. El díode també incorpora un circuit d'extinció actiu per a altes taxes de recompte. El senyal de sortida es pot optimitzar mitjançant el cargol d'ajust de guany.

El detector es pot activar externament mitjançant un senyal TTL Trigger IN per seleccionar el període de temps per a la detecció de fotons individuals. L'alineació òptica es facilita per l'àrea activa relativament gran del díode, que té un diàmetre de 500 mm. El díode està alineat de fàbrica per ser concèntric amb l'obertura d'entrada, garantint un rendiment d'alta qualitat. L'SPDMA és compatible amb els tubs de lents Thorlabs d'1 polzada i el sistema de gàbies de 30 mm Thorlabs, permetent una integració flexible en sistemes òptics. Es pot muntar en sistemes mètrics o imperials mitjançant els forats de muntatge de rosca combinada 8-32 i M4. El producte inclou un acoblador SM1T1 SM1, que adapta la rosca externa a una rosca interna, juntament amb un anell de retenció SM1RR i una tapa protectora de plàstic reutilitzable.

Instruccions d'ús del producte
Muntatge

1. Identifiqueu el sistema de muntatge adequat per a la vostra configuració (mètric o imperial).
2. Alineeu l'SPDMA amb els forats de muntatge del sistema escollit.
3. Fixeu l'SPDMA de manera segura amb cargols o cargols adequats.

Configuració

1. Connecteu l'SPDMA a la font d'alimentació segons les especificacions proporcionades.
2. Si cal, connecteu un oscil·loscopi o un comptador extern a la connexió SMA per controlar el senyal de pols de sortida.
3. Si utilitzeu un disparador extern, connecteu el senyal TTL Trigger IN al port d'entrada adequat de l'SPDMA.
4. Assegureu-vos que la temperatura del díode s'estabilitzi deixant temps suficient perquè l'element Thermo Electric Cooler (TEC) assoleixi la seva temperatura de funcionament.
5. Realitzeu els ajustos de guany necessaris mitjançant el cargol d'ajust de guany per optimitzar el senyal de sortida.

Principi de funcionament
L'SPDMA funciona convertint els fotons entrants en un senyal de pols TTL mitjançant el fotodíode d'allau de silici refrigerat. El circuit d'extinció actiu integrat al díode permet altes taxes de recompte. El senyal TTL Trigger IN es pot utilitzar per activar externament la detecció de fotons únics en un període de temps específic.
Nota: Consulteu sempre el manual d'usuari i les instruccions de seguretat proporcionades per Thorlabs GmbH per obtenir informació detallada sobre la resolució de problemes, dades tècniques, diagrames de rendiment, dimensions, precaucions de seguretat, certificacions i compliments, garantia i dades de contacte del fabricant.

El nostre objectiu és desenvolupar i produir les millors solucions per a les vostres aplicacions en el camp de les tècniques de mesura òptica. Per ajudar-nos a estar a l'altura de les vostres expectatives i millorar constantment els nostres productes, necessitem les vostres idees i suggeriments. Nosaltres i els nostres socis internacionals esperem rebre notícies vostres.

Avís
Les seccions marcades amb aquest símbol expliquen els perills que poden provocar lesions personals o la mort. Llegiu sempre atentament la informació associada abans de realitzar el procediment indicat

Atenció
Els paràgrafs precedits d'aquest símbol expliquen els perills que poden danyar l'instrument i l'equip connectat o que poden provocar la pèrdua de dades. Aquest manual també conté "NOTES" i "CONSELLS" escrits en aquest formulari. Si us plau, llegiu atentament aquest consell!

Informació general

El detector de fotons SPDMA de Thorlabs utilitza un fotodíode d'allau de silici refrigerat, especialitzat per a un rang de longitud d'ona de 350 a 1100 nm amb una sensibilitat màxima a 600 nm. Els fotons entrants es converteixen en un pols TTL al detector. La connexió SMA ofereix un senyal de pols de sortida directe des del mòdul que pot ser vieweditat en un oscil·loscopi o connectat a un comptador extern. Un element Thermo Electric Cooler (TEC) integrat estabilitza la temperatura del díode per reduir la taxa de recompte fosc. La baixa taxa de recompte fosc i l'alta eficiència de detecció de fotons permeten la detecció de nivells de potència fins a fW. El circuit d'extinció actiu integrat al díode de l'SPDMA permet altes taxes de recompte. El senyal de sortida es pot optimitzar encara més mitjançant un ajust continu mitjançant el cargol d'ajust de guany. Mitjançant un senyal TTL Trigger IN, l'SPDMA es pot activar externament per seleccionar el període de temps per a la detecció de fotons individuals. L'alineació òptica es simplifica per l'àrea activa relativament gran del díode amb un diàmetre de 500 mm. El díode s'alinea activament a la fàbrica per ser concèntric amb l'obertura d'entrada, cosa que afegeix l'alta qualitat d'aquest dispositiu. Per a una integració flexible en sistemes òptics, l'SPDMA s'adapta a qualsevol tub de lents Thorlabs d'1 polzada, així com al sistema de gàbia Thorlabs de 30 mm. L'SPDMA es pot muntar en sistemes mètrics o imperials a causa dels forats de muntatge de rosca combinada 8-32 i M4. El producte inclou un acoblador SM1T1 SM1 que adapta la rosca externa a una rosca interna i subjecta l'anell de retenció SM1RR i una tapa protectora de plàstic reutilitzable. Un altre avançattagi és que l'SPDMA no es pot danyar per la llum ambiental no desitjada, que és fonamental per a molts tubs fotomultiplicadors.

Atenció
Si us plau, trobareu tota la informació de seguretat i les advertències sobre aquest producte al capítol Seguretat de l'Apèndix.

Codis de comanda i accessoris

Detector d'un sol fotó SPDMA, 350 nm – 1100 nm, diàmetre d'àrea activa 0.5 mm, forats de muntatge de rosca combinada compatibles amb fils 8-32 i M4

Accessoris inclosos

• Font d'alimentació (±12 V, 0.3 A / 5 V, 2.5 A)
• Tapa de coberta de plàstic (article # SM1EC2B) en un acoblador SM1T1 SM1 inclòs amb un anell de retenció SM1RR SM1.

Accessoris opcionals

• Tots els accessoris roscats SM1 (1.035″-40) interns o externs de Thorlabs són compatibles amb l'SPDMA.
• El sistema de gàbia de 30 mm es pot muntar a l'SPDMA.
• Visiteu la nostra pàgina principal http://www.thorlabs.com per a diversos accessoris com adaptadors de fibra, pals i suports de pals, fulls de dades i més informació.

Primers passos

Llista de peces
Si us plau, inspeccioneu el contenidor d'enviament per si hi ha danys. Si us plau, no talleu el cartró, ja que la caixa pot ser necessària per a l'emmagatzematge o la devolució. Si sembla que el contenidor d'enviament està danyat, guardeu-lo fins que hàgiu inspeccionat el contingut per veure'n complet i provat l'SPDMA mecànicament i elèctricament. Comproveu que heu rebut els articles següents dins del paquet:

Detector de fotó únic SPDMA
Tapa de coberta de plàstic (element # SM1EC2B) a l'acoblador SM1T1-SM1 amb un SM1RR-SM1

Anell de retenció
Font d'alimentació (±12 V, 0.3 A / 5 V, 2.5 A) amb cable d'alimentació, connector segons el país de comanda

Referència ràpida

Instruccions de funcionament
Elements operatius

Muntatge
Muntatge d'SPDMA en una taula òptica Munteu l'SPDMA en un pal òptic utilitzant qualsevol dels tres forats de muntatge roscats al costat esquerre i dret i a la part inferior del dispositiu. Els forats roscats de rosca combinada accepten tant fils 8-32 com M4, de manera que és possible utilitzar pals TR imperials o mètrics.

Muntatge d'òptica externa
El sistema del client es pot connectar i alinear mitjançant la rosca externa SM1 o els forats de muntatge 4-40 per a un sistema de gàbia de 30 mm. Les posicions s'indiquen a l'apartat Elements operatius. La rosca externa SM1 admet adaptadors de rosca SM1 de Thorlabs (1.035 "- 40) que són compatibles amb qualsevol nombre d'accessoris de rosca Thorlabs d'1", com ara òptiques externes, filtres, obertures, adaptadors de fibra o tubs de lents. L'SPDMA s'envia amb un acoblador SM1T1 SM1 que adapta la rosca externa a una rosca interna SM1. Un anell de retenció a l'acoblament subjecta la tapa protectora. Si us plau, desenrosqueu l'acoblador si cal. Per obtenir accessoris, visiteu el nostre webo poseu-vos en contacte amb Thorlabs.

Configuració
Després de muntar l'SPDMA, configureu el detector de la següent manera:

1. Engegueu l'SPDMA amb la font d'alimentació inclosa.
2. Enceneu l'SPDMA, utilitzant el botó de commutació al costat de l'instrument.
3. Premeu la coberta del LED d'estat per veure'n l'estat:
4.  Vermell: el LED serà inicialment vermell en connectar-se a la font d'alimentació per indicar aquesta connexió i la necessitat d'esperar fins que el detector hagi arribat a la temperatura de funcionament.
5. En pocs segons, el díode es refreda i el LED d'estat es tornarà verd. El LED d'estat tornarà a vermell quan la temperatura del díode sigui massa alta. Si el LED és vermell, no s'envia cap senyal a la sortida de pols.
6. Verd: el detector està a punt per funcionar. El díode està a la temperatura de funcionament i el senyal arriba a la sortida del pols.

Nota
El LED d'estat es tornarà vermell sempre que la temperatura de funcionament sigui massa alta. Assegureu-vos que hi hagi una ventilació suficient. Empenyeu la coberta cap enrere davant del LED d'estat per evitar que la llum LED molesti la mesura. Per augmentar l'eficiència de detecció de fotons, gireu el cargol d'ajust de guany amb un tornavís ranurat (1.8 a 2.4 mm, 0.07 "a 3/32"). Per obtenir més informació sobre el guany, consulteu el capítol Principi de funcionament. Utilitzeu Guany mínim quan una taxa de recompte fosca baixa sigui crítica. Això suposa una baixa eficiència de detecció de fotons. Utilitzeu el guany màxim quan sigui desitjable recollir un nombre màxim de fotons. Això té el preu d'una taxa de recompte fosca més alta. Com que el temps entre la detecció de fotons i la sortida del senyal canvia amb la configuració de guany, torneu a avaluar aquest paràmetre després de canviar la configuració de guany.

Nota
"Trigger In" i "Pulse Out" tenen una impedància de 50 W. Assegureu-vos que la font de pols d'activació sigui capaç de funcionar amb una càrrega de 50 W i que el dispositiu connectat a "Pulse Out" funcioni a una impedància d'entrada de 50 W.

Principi de funcionament
El Thorlabs SPDMA utilitza un fotodíode d'allau de silici (Si APD), operat en sentit invers i esbiaixat lleugerament més enllà del llindar de ruptura voltage VBR (vegeu el diagrama següent, punt A), també conegut com l'allau voltage. Aquest mode de funcionament també es coneix com a "mode Geiger". Un APD en mode Geiger romandrà en un estat metaestable fins que arribi un fotó i generi portadors de càrrega gratuïts a la unió del PD. Aquests portadors de càrrega gratuïta desencadenen una allau (punt B), donant lloc a un corrent important. Un circuit d'extinció actiu integrat a l'APD limita el corrent a través de l'APD per evitar la destrucció i redueix el volum de polarització.tage sota el desglossament voltage VBR (punt C) immediatament després que un fotó alliberés una allau. Això permet altes taxes de recompte amb temps mort entre comptes enrere fins al temps mort especificat amb guany màxim. Després, el biaix voltage es restaura.

Durant el temps d'extinció, que es coneix com el temps mort del díode, l'APD és insensible a qualsevol altre foton entrant. Les allaus provocades espontàniament són possibles mentre el díode es troba en un estat metaestable. Si aquestes allaus espontànies es produeixen aleatòriament, s'anomenen recomptes foscos. Un element TEC integrat estabilitza la temperatura del díode per sota de la temperatura ambient per reduir la taxa de recompte fosc. Això elimina la necessitat d'un ventilador i evita vibracions mecàniques. En cas que les allaus provocades espontàniament estiguin correlacionades en el temps amb un pols causat per un fotó, s'anomena pols posterior.
Nota
A causa de les propietats de l'APD, és possible que no es detectin tots els fotons individuals. Els motius són el temps mort intrínsec de l'APD durant l'extinció i la no linealitat del LAPD.

Ajust de guanys
Utilitzant el cargol d'ajust de guany, un overvoltage més enllà de l'avaria voltage es pot ajustar a l'SPDMA. Això augmenta l'eficiència de detecció de fotons, però també la taxa de recompte fosc. Tingueu en compte que la probabilitat de pols posterior augmenta lleugerament amb la configuració de guany més alta i que ajustar el guany també afecta el temps entre la detecció de fotons i la sortida del senyal. El temps mort augmenta amb la disminució del guany.

Diagrama de blocs i trigger IN

El pols de corrent generat per un fotó entrant passa per un circuit de conformació de pols, que està escurçant la durada del pols TTL de sortida de l'APD. Al terminal "Pulse Out" s'aplica el senyal del modelador de pols perquè es puguin comptar vieweditat en un oscil·loscopi o registrat per un comptador extern. En absència d'un disparador, la porta es tanca i permet sortir el senyal. El guany canvia el bias (overvoltage) a l'APD. El bias es guia físicament a través de l'element d'extinció actiu, però no afecta l'extinció actiu.

Activador TTL
El disparador TTL permet l'activació selectiva de la sortida de pols: a l'entrada de disparador alta (especificada a les dades tècniques) el senyal arriba a la sortida de pols. Aquest és el valor predeterminat sempre que no s'apliqui cap senyal TTL extern com a disparador Sempre que s'utilitzi un senyal d'entrada de disparador TTL, l'entrada TTL predeterminada ha de ser "Baixa". El senyal de la detecció de fotons s'envia a la sortida de pols com a volum d'entrada de disparadortage canvia a "Alt". Els senyals alt i baix s'especifiquen a la secció Dades tècniques.
Nota
"Trigger In" i "Pulse Out" tenen una impedància de 50 W. Assegureu-vos que la font de pols d'activació sigui capaç de funcionar amb una càrrega de 50 W i que el dispositiu connectat a "Pulse Out" funcioni a una impedància d'entrada de 50 W.

Manteniment i Servei

Protegiu l'SPDMA de condicions meteorològiques adverses. L'SPDMA no és resistent a l'aigua.

Atenció
Per evitar danys a l'instrument, no l'exposeu a ruixats, líquids o dissolvents! La unitat no necessita manteniment regular per part de l'usuari. No conté mòduls i/o components que puguin ser reparats per l'usuari. Si es produeix un mal funcionament, poseu-vos en contacte amb Thorlabs per obtenir instruccions de devolució. No traieu les cobertes!

Resolució de problemes

S'ha indicat una sobretemperatura de l'APD El circuit de control de temperatura va reconèixer que la temperatura real de l'APD superava el punt de consigna. En condicions normals de funcionament, això no hauria de passar, fins i tot després d'un funcionament a llarg termini. Tanmateix, un augment més enllà dels límits de l'interval de temperatura de funcionament especificat o una radiació tèrmica excessiva al detector pot provocar una alerta de sobretemperatura. El LED d'estat es tornarà a vermell per indicar un sobreescalfament. Assegureu-vos un flux d'aire suficient al voltant del dispositiu o proporcioneu refrigeració passiva externa

Apèndix
Dades tècniques
Totes les dades tècniques són vàlides a 45 ± 15% rel. humitat (sense condensació).

1. El valor predeterminat en absència d'un senyal TTL és > 2 V, permetent el senyal a la sortida de pols. El comportament del detector no està definit entre 0.8 V i 2 V.
2. Sense condensació

Definicions
L'extinció activa es produeix quan un discriminador ràpid detecta l'inici pronunciat del corrent d'allau, alliberat per un fotó, i redueix ràpidament el vol de biaix.tage perquè estigui per sota de l'avaria momentàniament. Aleshores, el biaix es torna a un valor per sobre del volum de desglossamenttage en preparació per a la detecció del següent fotó. Afterpulsing: durant una allau, algunes càrregues poden quedar atrapades dins de la regió de camp alt. Quan s'alliberen aquestes càrregues, poden desencadenar una allau. Aquests esdeveniments espuris s'anomenen polsos posteriors. La vida d'aquestes càrregues atrapades és de l'ordre de 0.1 μs a 1 μs. Per tant, és probable que es produeixi un pols posterior directament després d'un pols de senyal.

El temps mort és l'interval de temps que el detector passa en el seu estat de recuperació. Durant aquest temps, és efectivament cec als fotons entrants. Taxa de recompte fosc: aquesta és la taxa mitjana de recomptes registrats en absència de llum incident i determina la taxa de recompte mínima a la qual el senyal és causat principalment per fotons reals. Els esdeveniments de detecció falsa són majoritàriament d'origen tèrmic i, per tant, es poden suprimir fortament utilitzant un detector refrigerat. Mode Geiger: en aquest mode, el díode funciona lleugerament per sobre del llindar d'avaria voltage. Per tant, un sol parell electró-forat (generat per l'absorció d'un fotó o per una fluctuació tèrmica) pot desencadenar una forta allau. Factor d'ajust de guany: aquest és el factor pel qual es pot augmentar el guany. Saturació de l'APD: el recompte de fotons per un APD no és exactament linealment proporcional a la potència CW òptica incident; la desviació augmenta suaument amb l'augment de la potència òptica. Aquesta no linealitat condueix a un recompte de fotons incorrecte a nivells de potència d'entrada elevats. A un cert nivell de potència d'entrada, el recompte de fotons comença fins i tot a disminuir amb un augment de la potència òptica. Cada SPDMA lliurat es prova per a un comportament de saturació adequat per semblar-se a aquest exempleample.

Trames d'actuació
Eficiència típica de detecció de fotons

Senyal de sortida de pols

Dimensió

Seguretat
La seguretat de qualsevol sistema que incorpori l'equip és responsabilitat del muntador del sistema. Totes les declaracions sobre la seguretat de funcionament i les dades tècniques d'aquest manual d'instruccions només s'aplicaran quan la unitat funcioni correctament tal com va ser dissenyada. L'SPDMA no s'ha d'utilitzar en entorns en perill d'explosió! No obstruïu cap ranura de ventilació d'aire a la carcassa! No traieu les cobertes ni obriu l'armari. A l'interior no hi ha peces que puguin ser reparades per l'usuari! Aquest dispositiu de precisió només es pot reparar si es retorna i s'empaqueta correctament a l'embalatge original complet, inclosos els inserts de cartró. Si cal, demaneu un embalatge de recanvi. Demani el servei a personal qualificat! No es poden fer canvis en aquest dispositiu ni utilitzar components no subministrats per Thorlabs sense el consentiment escrit de Thorlabs.

Atenció
Abans d'aplicar energia a l'SPDMA, assegureu-vos que el conductor de protecció del cable d'alimentació de 3 conductors estigui connectat correctament al contacte de terra de protecció de la presa de corrent! Una connexió a terra inadequada pot provocar una descàrrega elèctrica que pot provocar danys a la vostra salut o fins i tot la mort! Tots els mòduls només s'han de fer funcionar amb cables de connexió degudament apantallats.

Atenció
La declaració següent s'aplica als productes tractats en aquest manual tret que s'especifiqui el contrari. La declaració per a altres productes apareixerà a la documentació corresponent adjunta.
Nota
Aquest equip s'ha provat i s'ha comprovat que compleix els límits d'un dispositiu digital de classe B, d'acord amb la part 15 de les normes de la FCC i compleix tots els requisits de l'estàndard canadenc d'equips que causen interferències ICES-003 per a aparells digitals. Aquests límits estan dissenyats per proporcionar una protecció raonable contra interferències nocives en una instal·lació residencial. Aquest equip genera, utilitza i pot irradiar energia de radiofreqüència i, si no s'instal·la i s'utilitza d'acord amb les instruccions, pot causar interferències perjudicials a les comunicacions de ràdio. Tanmateix, no hi ha cap garantia que no es produeixin interferències en una instal·lació concreta. Si aquest equip provoca interferències perjudicials a la recepció de ràdio o televisió, cosa que es pot determinar apagant i encenent l'equip, es recomana a l'usuari que intenti corregir la interferència mitjançant una o més de les mesures següents:

• Reorienta o reubica l'antena receptora.
• Augmentar la separació entre l'equip i el receptor.
• Connecteu l'equip a una presa d'un circuit diferent d'aquell al qual està connectat el receptor.
• Consulteu el distribuïdor o un tècnic de ràdio/TV amb experiència per obtenir ajuda.
• Els usuaris que canviïn o modifiquin el producte descrit en aquest manual d'una manera no aprovada expressament per Thorlabs (la part responsable del compliment) podrien anul·lar l'autoritat de l'usuari per fer servir l'equip.

Thorlabs GmbH no es fa responsable de cap interferència de radiotelevisió causada per modificacions d'aquest equip o la substitució o la connexió de cables i equips de connexió diferents dels especificats per Thorlabs. La correcció de les interferències causades per aquesta modificació, substitució o adjunt no autoritzats serà responsabilitat de l'usuari. L'ús de cables d'E/S apantallats és necessari quan es connecta aquest equip a tots els perifèrics o dispositius host opcionals. No fer-ho pot infringir les normes de la FCC i l'ICES.

Atenció
Els telèfons mòbils, telèfons mòbils o altres transmissors de ràdio no s'han d'utilitzar dins del rang de tres metres d'aquesta unitat, ja que la intensitat del camp electromagnètic pot superar els valors màxims de pertorbació permesos segons IEC 61326-1. Aquest producte s'ha provat i s'ha comprovat que compleix els límits d'acord amb la norma IEC 61326-1 per utilitzar cables de connexió de menys de 3 metres (9.8 peus).

Certificacions i compliments

Garantia

Documents/Recursos

Mòdul de detecció de fotó únic Thorlabs SPDMA [pdfManual d'usuari Mòdul de detecció de foton únic SPDMA, SPDMA, mòdul de detecció de foton únic, mòdul de detecció de fotons, mòdul de detecció, mòdul

Referències

• Manual d'usuari