Thorlabsov SPDMA modul detekcije jednog fotona

Informacije o proizvodu

• Naziv proizvoda: Detektor jednog fotona SPDMA
• Proizvođač: Thorlabs GmbH
• Verzija: 1.0
• Datum: 08. prosinca 2021

Opće informacije
Thorlabsov SPDMA detektor jednog fotona dizajniran je za optičke mjerne tehnike. Koristi hlađenu silicijsku lavinsku fotodiodu koja je specijalizirana za raspon valnih duljina od 350 do 1100 nm, s maksimalnom osjetljivošću na 600 nm. Detektor pretvara dolazne fotone u TTL impulsni signal, koji može biti viewna osciloskopu ili spojen na vanjski brojač preko SMA veze. SPDMA ima integrirani element Thermo Electric Cooler (TEC) koji stabilizira temperaturu diode, smanjujući stopu tamnog brojanja. To omogućuje visoku učinkovitost detekcije fotona i omogućuje detekciju razina snage do fW. Dioda također uključuje aktivni krug za gašenje za visoke brzine brojanja. Izlazni signal se može optimizirati pomoću vijka za podešavanje pojačanja.

Detektor se može pokrenuti izvana korištenjem TTL Trigger IN signala za odabir vremenskog okvira za detekciju pojedinačnih fotona. Optičko usmjeravanje olakšava relativno velika aktivna površina diode, koja ima promjer od 500 mm. Dioda je tvornički poravnata tako da bude koncentrična s ulaznim otvorom, čime se osigurava visokokvalitetna izvedba. SPDMA je kompatibilan s Thorlabsovim 1” tubusima leća i Thorlabsovim 30 mm kaveznim sustavom, što omogućuje fleksibilnu integraciju u optičke sustave. Može se montirati u metričkom ili imperijalnom sustavu pomoću montažnih rupa s kombiniranim navojem 8-32 i M4. Proizvod uključuje SM1T1 SM1 spojnicu, koja prilagođava vanjski navoj unutarnjem navoju, zajedno sa SM1RR pričvrsnim prstenom i zaštitnom plastičnom kapom za višekratnu upotrebu.

Upute za uporabu proizvoda
Montaža

1. Odredite odgovarajući sustav montaže za svoju postavu (metrički ili imperijalni).
2. Poravnajte SPDMA s rupama za montiranje odabranog sustava.
3. Čvrsto pričvrstite SPDMA pomoću odgovarajućih vijaka ili vijaka.

Postavljanje

1. Spojite SPDMA na napajanje prema priloženim specifikacijama.
2. Ako je potrebno, priključite osciloskop ili vanjski brojač na SMA priključak za praćenje izlaznog impulsnog signala.
3. Ako koristite vanjski okidač, spojite TTL Trigger IN signal na odgovarajući ulazni priključak na SPDMA.
4. Pobrinite se da se temperatura diode stabilizira tako da ostavite dovoljno vremena da element termoelektričnog hladnjaka (TEC) postigne radnu temperaturu.
5. Izvedite sva potrebna podešavanja pojačanja pomoću vijka za podešavanje pojačanja za optimizaciju izlaznog signala.

Princip rada
SPDMA radi pretvaranjem dolaznih fotona u TTL impulsni signal pomoću ohlađene silicijske lavinske fotodiode. Krug aktivnog gašenja integriran u diodu omogućuje visoke brzine brojanja. Signal TTL Trigger IN može se koristiti za eksterno pokretanje detekcije pojedinačnih fotona unutar određenog vremenskog okvira.
Bilješka: Uvijek pogledajte korisnički priručnik i sigurnosne upute koje daje Thorlabs GmbH radi detaljnih informacija o rješavanju problema, tehničkih podataka, dijagrama izvedbe, dimenzija, sigurnosnih mjera opreza, certifikata i sukladnosti, jamstva i podataka za kontakt proizvođača.

Cilj nam je razviti i proizvesti najbolja rješenja za vaše primjene u području optičkih mjernih tehnika. Kako bismo nam pomogli da ispunimo vaša očekivanja i stalno poboljšavamo naše proizvode, potrebne su nam vaše ideje i prijedlozi. Mi i naši međunarodni partneri jedva čekamo da nam se javite.

Upozorenje
Odjeljci označeni ovim simbolom objašnjavaju opasnosti koje mogu dovesti do ozljeda ili smrti. Uvijek pažljivo pročitajte povezane informacije prije izvođenja navedenog postupka

Pažnja
Odlomci ispred kojih stoji ovaj simbol objašnjavaju opasnosti koje bi mogle oštetiti instrument i povezanu opremu ili uzrokovati gubitak podataka. Ovaj priručnik također sadrži "NAPOMENE" i "SAVJETE" napisane u ovom obliku. Pažljivo pročitajte ovaj savjet!

Opće informacije

Thorlabsov SPDMA detektor jednog fotona koristi hlađenu silikonsku lavinsku fotodiodu, specijaliziranu za raspon valnih duljina od 350 do 1100 nm s maksimalnom osjetljivošću na 600 nm. Dolazni fotoni pretvaraju se u TTL impuls u detektoru. SMA veza nudi izravni izlazni impulsni signal iz modula koji se može viewna osciloskopu ili spojen na vanjski brojač. Integrirani element Thermo Electric Cooler (TEC) stabilizira temperaturu diode kako bi se smanjila brzina tamnog brojanja. Niska stopa tamnog brojanja i visoka učinkovitost detekcije fotona omogućuju detekciju razina snage do fW. Krug aktivnog gašenja integriran u diodu SPDMA omogućuje visoke brzine brojanja. Izlazni signal može se dodatno optimizirati kontinuiranim podešavanjem pomoću vijka za podešavanje pojačanja. Upotrebom TTL Trigger IN signala, SPDMA se može eksterno pokrenuti za odabir vremenskog okvira za detekciju pojedinačnih fotona. Optičko usmjeravanje je pojednostavljeno relativno velikim aktivnim područjem diode promjera 500 mm. Dioda je tvornički aktivno poravnata kako bi bila koncentrična s ulaznim otvorom, što pridonosi visokoj kvaliteti ovog uređaja. Za fleksibilnu integraciju u optičke sustave, SPDMA se prilagođava svim Thorlabsovim 1” tubusima leća kao i Thorlabsovom 30 mm kaveznom sustavu. SPDMA se može montirati u metričkim ili imperijalnim sustavima zahvaljujući 8-32 i M4 kombiniranim montažnim rupama s navojem. Proizvod uključuje SM1T1 SM1 spojnicu koja prilagođava vanjski navoj unutarnjem navoju i drži SM1RR pričvrsni 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 s ovim proizvodom potražite u poglavlju Sigurnost u Dodatku.

Kodovi za naručivanje i pribor

SPDMA jednofotonski detektor, 350 nm – 1100 nm, promjer aktivne površine 0.5 mm, rupe za montiranje s kombiniranim navojem, kompatibilne s 8-32 i M4 navojima

Uključeni dodaci

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

Dodatna oprema po izboru

• Svi Thorlabsovi unutarnji ili vanjski dodaci s navojem SM1 (1.035″-40) kompatibilni su sa SPDMA.
• Kavezni sustav od 30 mm može se montirati na SPDMA.
• Molimo posjetite našu početnu stranicu http://www.thorlabs.com za razne dodatke poput adaptera za vlakna, stupova i držača za stupove, tablice s podacima i daljnje informacije.

Početak rada

Popis dijelova
Provjerite ima li u transportnom spremniku oštećenja. Nemojte rezati karton jer kutija može biti potrebna za skladištenje ili povrat. Ako se čini da je spremnik za otpremu oštećen, čuvajte ga dok ne pregledate cjelovitost sadržaja i mehanički i električno testirate SPDMA. Provjerite jeste li primili sljedeće stavke u paketu:

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

Potporni prsten
Napajanje (±12V, 0.3 A / 5 V, 2.5 A) s kabelom za napajanje, konektor prema zemlji naručitelja

Brza referenca

Upute za rad
Radni elementi

Montaža
Postavljanje SPDMA na optički stol Postavite SPDMA na optički stup pomoću bilo koje od tri urezane montažne rupe na lijevoj i desnoj strani i dnu uređaja. Rupe s kombiniranim navojem prihvaćaju i 8-32 i M4 navoje, tako da je moguće koristiti imperijalne ili metričke TR stupove.

Montaža vanjske optike
Korisnički sustav može se pričvrstiti i poravnati pomoću vanjskog navoja SM1 ili 4-40 montažnih rupa za 30 mm kavezni sustav. Položaji su naznačeni u odjeljku Radni elementi. Vanjski SM1 navoj prilagođava se Thorlabsovim adapterima s navojem SM1 (1.035″- 40) koji su kompatibilni s bilo kojim brojem Thorlabsovih 1” navojnih dodataka, poput vanjske optike, filtara, otvora blende, adaptera za vlakna ili cijevi za leće. SPDMA se isporučuje sa SM1T1 SM1 spojnicom koja prilagođava vanjski navoj na SM1 unutarnji navoj. Potporni prsten u spojnici drži zaštitnu kapicu. Molimo odvrnite spojnicu ako je potrebno. Za dodatnu opremu posjetite naš webstranici ili kontaktirajte Thorlabs.

Postavljanje
Nakon montiranja SPDMA, postavite detektor na sljedeći način:

1. Uključite SPDMA pomoću priloženog napajanja.
2. Uključite SPDMA pomoću preklopnog gumba na bočnoj strani instrumenta.
3. Gurnite poklopac sa statusne LED da biste vidjeli status:
4.  Crvena: LED lampica će prvo svijetliti crveno nakon spajanja na napajanje kako bi označila ovu vezu i potrebu čekanja dok detektor ne postigne radnu temperaturu.
5. U roku od nekoliko sekundi, dioda se hladi i status LED će svijetliti zeleno. Status LED će se vratiti crveno kada je temperatura diode previsoka. Ako LED svijetli crveno, signal se ne šalje na izlaz impulsa.
6. Zeleno: Detektor je spreman za rad. Dioda je na radnoj temperaturi i signal stiže na impulsni izlaz.

Bilješka
LED indikator statusa svijetlit će crveno kad god je radna temperatura previsoka. Osigurajte dovoljnu ventilaciju zraka. Gurnite poklopac natrag ispred LED statusa kako biste spriječili da LED svjetlo ometa mjerenje. Za povećanje učinkovitosti detekcije fotona, okrenite vijak za podešavanje pojačanja pomoću odvijača s prorezom (1.8 do 2.4 mm, 0.07" do 3/32"). Za više informacija o dobitku, pogledajte poglavlje Princip rada. Upotrijebite Minimalni dobitak kada je niska stopa tamnog brojanja kritična. To dolazi po cijenu niske učinkovitosti detekcije fotona. Koristite Maximum Gain kada je poželjno prikupiti maksimalan broj fotona. To dolazi po cijenu veće stope tamnog brojanja. Budući da se vrijeme između detekcije fotona i izlaznog signala mijenja s postavkom pojačanja, ponovno procijenite ovaj parametar nakon promjene postavke pojačanja.

Bilješka
"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 silicijsku lavinsku fotodiodu (Si APD), koja radi u obrnutom smjeru i ima prednapon malo iznad praga proboja vol.tage VBR (vidi dijagram dolje, točka A), također poznat kao lavinski voltage. Ovaj način rada je također poznat kao "Geiger način". APD u Geigerovom načinu rada ostat će u metastabilnom stanju sve dok foton ne stigne i ne generira slobodne nositelje naboja u spoju PD-a. Ovi slobodni nositelji naboja pokreću lavinu (točka B), što dovodi do značajne struje. Aktivni krug za gašenje integriran u APD ograničava struju kroz APD kako bi se izbjeglo uništenje i smanjuje vol.tage ispod sloma voltage VBR (točka C) odmah nakon što je foton oslobodio lavinu. Ovo omogućuje visoke brzine brojanja s mrtvim vremenom između odbrojavanja do navedenog mrtvog vremena pri maksimalnom pojačanju. Nakon toga, pristranost voltage se obnavlja.

Tijekom vremena prigušenja, koje je poznato kao mrtvo vrijeme diode, APD je neosjetljiv na sve druge dolazne fotone. Moguće su spontano pokrenute lavine dok je dioda u metastabilnom stanju. Ako se ove spontane lavine događaju nasumično, nazivaju se tamnim zbrojevima. Integrirani TEC element stabilizira temperaturu diode ispod temperature okoline kako bi se smanjila brzina tamnog brojanja. To eliminira potrebu za ventilatorom i izbjegava mehaničke vibracije. U slučaju da su spontano pokrenute lavine u vremenskoj korelaciji s impulsom izazvanim fotonom, to se naziva naknadni impuls.
Bilješka
Zbog svojstava APD-a, ne mogu se detektirati svi pojedinačni fotoni. Razlozi su intrinzično mrtvo vrijeme APD-a tijekom gašenja i nelinearnost LAPD-a.

Podešavanje pojačanja
Pomoću vijka za podešavanje pojačanja, overvoltage onkraj sloma voltage se može prilagoditi SPDMA. To povećava učinkovitost detekcije fotona, ali i brzinu brojanja u tami. Imajte na umu da vjerojatnost naknadnog pulsiranja blago raste s višim postavkama pojačanja i da podešavanje pojačanja također utječe na vrijeme između detekcije fotona i izlaznog signala. Mrtvo vrijeme se povećava sa smanjenjem pojačanja.

Blok dijagram i okidač IN

Trenutni impuls generiran dolaznim fotonom prolazi krug za oblikovanje impulsa, koji skraćuje trajanje izlaznog TTL impulsa APD-a. Na terminalu "Pulse Out" primjenjuje se signal iz uređivača impulsa tako da se mogu brojati viewprikazan na osciloskopu ili registriran vanjskim brojačem. U nedostatku okidača, vrata su zatvorena i dopuštaju izlaz signala. Gain mijenja Bias (overvoltage) na APD-u. Prednapon se fizički vodi kroz element aktivnog gašenja, ali ne utječe na aktivno gašenje.

TTL okidač
TTL okidač omogućuje selektivnu aktivaciju izlaznog impulsa: pri visokom ulazu okidača (navedenom u tehničkim podacima) signal dolazi do izlaznog impulsa. Ovo je zadana vrijednost kad god se vanjski TTL signal ne primjenjuje kao okidač Kad god se koristi ulazni signal TTL okidača, zadani TTL ulaz treba biti "Nizak". Signal iz detekcije fotona šalje se u Pulse Out kao Trigger Input voltage se prebacuje na "Visoko". Visoki i niski signali navedeni su u odjeljku Tehnički podaci.
Bilješka
"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 uvjeta. SPDMA nije vodootporan.

Pažnja
Kako biste izbjegli oštećenje instrumenta, nemojte ga izlagati spreju, tekućinama ili otapalima! Uređaj ne treba redovito održavanje od strane korisnika. Ne sadrži module i/ili komponente koje bi korisnik mogao popraviti. Ako dođe do kvara, kontaktirajte Thorlabs za upute o povratu. Nemojte skidati poklopce!

Rješavanje problema

Označena prekomjerna temperatura APD-a Krug upravljanja temperaturom prepoznao je da je stvarna temperatura APD-a premašila zadanu točku. U normalnim uvjetima rada to se ne bi smjelo dogoditi, čak ni nakon dugotrajnog rada. Međutim, povećanje iznad granica navedenog raspona radne temperature ili prekomjerno toplinsko zračenje na detektoru može uzrokovati upozorenje o previsokoj temperaturi. LED indikator statusa će svijetliti crveno kao znak pregrijavanja. Osigurajte dovoljan protok zraka oko uređaja ili osigurajte vanjsko pasivno hlađenje

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

1. Zadana vrijednost u odsutnosti TTL signala je > 2 V, dopuštajući signalu izlazni impuls. Ponašanje detektora nije definirano između 0.8 V i 2 V.
2. Bez kondenzacije

Definicije
Aktivno prigušivanje događa se kada brzi diskriminator osjeti strmi početak struje lavine koju oslobađa foton i brzo smanji vol.tage tako da je trenutno ispod sloma. Bias se tada vraća na vrijednost iznad volumena kvaratage u pripremi za detekciju sljedećeg fotona. Naknadno pulsiranje: Tijekom lavine, neki naboji mogu biti zarobljeni unutar područja visokog polja. Kada se ti naboji oslobode, mogu pokrenuti lavinu. Ti lažni događaji nazivaju se naknadnim impulsima. Život tih zarobljenih naboja je reda veličine od 0.1 μs do 1 μs. Stoga je vjerojatno da se naknadni impuls javlja neposredno nakon signalnog impulsa.

Mrtvo vrijeme je vremenski interval koji detektor provede u svom stanju oporavka. Za to vrijeme je zapravo slijep za dolazne fotone. Tamna brzina brojanja: Ovo je prosječna stopa registriranih brojanja u odsutnosti bilo kakvog upadnog svjetla i određuje minimalnu brzinu brojanja pri kojoj signal dominantno uzrokuju pravi fotoni. Događaji lažne detekcije uglavnom su toplinskog podrijetla i stoga se mogu snažno potisnuti upotrebom hlađenog detektora. Geigerov način rada: U ovom načinu rada dioda radi malo iznad praga proboja voltage. Dakle, jedan par elektron-šupljina (generiran apsorpcijom fotona ili toplinskom fluktuacijom) može izazvati snažnu lavinu. Faktor podešavanja pojačanja: Ovo je faktor za koji se pojačanje može povećati. Zasićenost APD-a: Broj fotona APD-a nije točno linearno proporcionalan upadnoj optičkoj CW snazi; odstupanje se glatko povećava s povećanjem optičke snage. Ova nelinearnost dovodi do pogrešnog broja fotona pri visokim razinama ulazne snage. Na određenoj razini ulazne snage, broj fotona počinje se čak smanjivati ​​s daljnjim povećanjem optičke snage. Svaki isporučeni SPDMA testiran je na odgovarajuće ponašanje zasićenosti kako bi sličio ovom primjeruample.

Plodovi izvedbe
Tipična učinkovitost detekcije fotona

Pulsni izlazni signal

Dimenzija

Sigurnost
Sigurnost svakog sustava koji uključuje opremu odgovornost je sastavljača sustava. Sve izjave koje se tiču ​​sigurnosti rada i tehnički podaci u ovom priručniku s uputama vrijede samo ako se jedinicom radi ispravno kako je projektirana. SPDMA ne smije raditi u okolini gdje postoji opasnost od eksplozije! Nemojte blokirati ventilacijske otvore u kućištu! Ne uklanjajte poklopce niti otvarajte kućište. Unutra nema dijelova koje može servisirati korisnik! Ovaj precizni uređaj može se servisirati samo ako se vrati i pravilno zapakira u potpuno originalno pakiranje uključujući kartonske umetke. Ako je potrebno, zatražite zamjensko pakiranje. Servisiranje prepustite kvalificiranom osoblju! Promjene na ovom uređaju se ne mogu napraviti niti se komponente koje ne isporučuje Thorlabs smiju koristiti bez pismenog pristanka Thorlabsa.

Pažnja
Prije uključivanja napajanja na SPDMA, provjerite je li zaštitni vodič 3-žilnog mrežnog kabela ispravno spojen na kontakt zaštitnog uzemljenja utičnice! Nepravilno uzemljenje može uzrokovati strujni udar koji za posljedicu ima oštećenje vašeg zdravlja ili čak smrt! Svi moduli smiju raditi samo s propisno oklopljenim priključnim kabelima.

Pažnja
Sljedeća izjava odnosi se na proizvode obuhvaćene ovim priručnikom osim ako nije drugačije navedeno. Izjava za ostale proizvode nalazi se u odgovarajućoj popratnoj dokumentaciji.
Bilješka
Ova je oprema ispitana i utvrđeno je da je u skladu s ograničenjima za digitalne uređaje klase B, u skladu s dijelom 15 FCC pravila i ispunjava sve zahtjeve kanadskog standarda za opremu koja uzrokuje smetnje ICES-003 za digitalne uređaje. Ova su ograničenja osmišljena kako bi pružila razumnu zaštitu od štetnih smetnji u stambenim instalacijama. Ova oprema generira, koristi i može zračiti radiofrekventnu energiju i, ako se ne instalira i koristi u skladu s uputama, može uzrokovati štetne smetnje radijskim komunikacijama. Međutim, nema jamstva da se smetnje neće pojaviti u određenoj instalaciji. Ako ova oprema uzrokuje štetne smetnje radijskom ili televizijskom prijemu, što se može utvrditi uključivanjem i isključivanjem opreme, korisnik se potiče da pokuša ispraviti smetnje jednom ili više sljedećih mjera:

• Preusmjerite ili premjestite prijemnu antenu.
• Povećajte razmak između opreme i prijemnika.
• Spojite opremu na utičnicu u strujnom krugu različitom od onog na koji je spojen prijemnik.
• Obratite se prodavaču ili iskusnom radio/TV tehničaru za pomoć.
• Korisnici koji mijenjaju ili modificiraju proizvod opisan u ovom priručniku na način koji nije izričito odobrio Thorlabs (strana odgovorna za sukladnost) mogu poništiti korisnikovo ovlaštenje za rukovanje opremom.

Thorlabs GmbH nije odgovoran za bilo kakve radio-televizijske smetnje uzrokovane izmjenama ove opreme ili zamjenom ili pričvršćivanjem spojnih kabela i opreme osim onih koje je odredio Thorlabs. Ispravak smetnji uzrokovanih takvom neovlaštenom preinakom, zamjenom ili privitkom bit će odgovornost korisnika. Upotreba oklopljenih I/O kabela potrebna je pri povezivanju ove opreme s bilo kojim i svim dodatnim perifernim ili glavnim uređajima. Neuspjeh u tome može prekršiti pravila FCC-a i ICES-a.

Pažnja
Mobilni telefoni, mobilni telefoni ili drugi radio odašiljači ne smiju se koristiti unutar dometa od tri metra od ove jedinice budući da intenzitet elektromagnetskog polja tada može premašiti najveće dopuštene vrijednosti smetnji prema IEC 61326-1. Ovaj proizvod je ispitan i utvrđeno je da je u skladu s ograničenjima prema IEC 61326-1 za korištenje spojnih kabela kraćih od 3 metra (9.8 stopa).

Certifikati i sukladnosti

Jamstvo

Dokumenti / Resursi

Thorlabsov SPDMA modul detekcije 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

• korisnički priručnik