Thorlabs SPDMA Single Photon Detection Module

Produktinformasjon

• Produktnavn: Single Photon Detector SPDMA
• Produsent: Thorlabs GmbH
• Versjon: 1.0
• Dato: 08. desember 2021

Generell informasjon
Thorlabs' SPDMA Single Photon Detector er designet for optiske måleteknikker. Den bruker en avkjølt silisiumskredfotodiode som er spesialisert for et bølgelengdeområde fra 350 til 1100 nm, med maksimal følsomhet ved 600 nm. Detektoren konverterer innkommende fotoner til et TTL-pulssignal, som kan være viewed på et oscilloskop eller koblet til en ekstern teller gjennom SMA-tilkoblingen. SPDMA har et integrert Thermo Electric Cooler (TEC) element som stabiliserer diodens temperatur, og reduserer mørketelleren. Dette gir høy effektivitet for fotondeteksjon og muliggjør deteksjon av effektnivåer ned til fW. Dioden har også en aktiv slukkekrets for høye tellerater. Utgangssignalet kan optimaliseres ved hjelp av forsterkningsjusteringsskruen.

Detektoren kan utløses eksternt ved å bruke et TTL Trigger IN-signal for å velge tidsrammen for deteksjon av enkeltfotoner. Optisk justering gjøres lettere av det relativt store aktive området på dioden, som har en diameter på 500 mm. Dioden er fabrikkjustert for å være konsentrisk med inngangsåpningen, noe som sikrer ytelse av høy kvalitet. SPDMA er kompatibel med Thorlabs 1" linserør og Thorlabs 30 mm Cage System, noe som muliggjør fleksibel integrering i optiske systemer. Den kan monteres i metriske eller imperiale systemer ved å bruke 8-32 og M4 kombigjengede monteringshull. Produktet inkluderer en SM1T1 SM1 Coupler, som tilpasser den utvendige gjengen til en innvendig gjenge, sammen med en SM1RR holdering og en gjenbrukbar beskyttende plastdeksel.

Produktbruksinstruksjoner
Montering

1. Identifiser det riktige monteringssystemet for oppsettet ditt (metrisk eller imperial).
2. Juster SPDMA med monteringshullene til det valgte systemet.
3. Fest SPDMA-en godt med passende skruer eller bolter.

Oppsett

1. Koble SPDMA til strømforsyningen i henhold til spesifikasjonene.
2. Hvis nødvendig, koble et oscilloskop eller en ekstern teller til SMA-tilkoblingen for å overvåke utgangspulssignalet.
3. Hvis du bruker en ekstern trigger, koble TTL Trigger IN-signalet til riktig inngangsport på SPDMA.
4. Sørg for at diodens temperatur er stabilisert ved å gi tilstrekkelig tid til at Thermo Electric Cooler (TEC)-elementet når driftstemperaturen.
5. Utfør nødvendige forsterkningsjusteringer ved å bruke forsterkningsjusteringsskruen for å optimalisere utgangssignalet.

Driftsprinsipp
SPDMA opererer ved å konvertere innkommende fotoner til et TTL-pulssignal ved å bruke den avkjølte silisiumskredfotodioden. Den aktive slukkekretsen integrert i dioden muliggjør høye tellerater. TTL Trigger IN-signalet kan brukes til eksternt å utløse deteksjon av enkeltfotoner innenfor en bestemt tidsramme.
Note: Se alltid brukerhåndboken og sikkerhetsinstruksjonene levert av Thorlabs GmbH for detaljert informasjon om feilsøking, tekniske data, ytelsesplott, dimensjoner, sikkerhetsforholdsregler, sertifiseringer og samsvar, garanti og kontaktinformasjon til produsenten.

Vi tar sikte på å utvikle og produsere de beste løsningene for dine applikasjoner innen optiske måleteknikker. For å hjelpe oss med å leve opp til dine forventninger og stadig forbedre produktene våre, trenger vi dine ideer og forslag. Vi og våre internasjonale partnere ser frem til å høre fra deg.

Advarsel
Deler merket med dette symbolet forklarer farer som kan føre til personskade eller død. Les alltid den tilhørende informasjonen nøye før du utfører den angitte prosedyren

Oppmerksomhet
Avsnitt med dette symbolet foran forklarer farer som kan skade instrumentet og det tilkoblede utstyret eller som kan føre til tap av data. Denne håndboken inneholder også "MERKNADER" og "TIPS" skrevet i dette skjemaet. Vennligst les dette rådet nøye!

Generell informasjon

Thorlabs' SPDMA Single Photon Detector bruker en avkjølt silisiumskredfotodiode, spesialisert for et bølgelengdeområde fra 350 til 1100 nm med en maksimal følsomhet ved 600 nm. Innkommende fotoner omdannes til en TTL-puls i detektoren. SMA-tilkoblingen tilbyr et direkte utgangspulssignal fra modulen som kan være viewed på et oscilloskop eller koblet til en ekstern teller. Et integrert termoelektrisk kjølerelement (TEC) stabiliserer diodens temperatur for å redusere mørketellingen. Den lave mørketellefrekvensen og høye fotondeteksjonseffektivitet tillater deteksjon av effektnivåer ned til fW. Den aktive slukkekretsen integrert i dioden til SPDMA muliggjør høye tellerater. Utgangssignalet kan videre optimaliseres ved kontinuerlig justering ved hjelp av forsterkningsjusteringsskruen. Ved å bruke et TTL Trigger IN-signal kan SPDMA utløses eksternt for å velge tidsrammen for deteksjon av enkeltfotoner. Optisk justering forenkles av det relativt store aktive området til dioden med en diameter på 500 mm. Dioden er aktivt justert på fabrikken for å være konsentrisk med inngangsåpningen, noe som bidrar til den høye kvaliteten på denne enheten. For fleksibel integrering i optiske systemer, rommer SPDMA alle Thorlabs 1" linserør samt Thorlabs 30 mm Cage System. SPDMA kan monteres i metriske eller imperiale systemer på grunn av 8-32 og M4 kombigjengede monteringshull. Produktet inkluderer en SM1T1 SM1-kobling som tilpasser den utvendige gjengen til en innvendig gjenge og holder SM1RR-festeringen og en gjenbrukbar beskyttende plastdeksel. En annen advantage er at SPDMA ikke kan bli skadet av uønsket omgivelseslys, noe som er kritisk for mange fotomultiplikatorrør.

Oppmerksomhet
Vennligst finn all sikkerhetsinformasjon og advarsler om dette produktet i kapittelet Sikkerhet i vedlegget.

Bestillingskoder og tilbehør

SPDMA Single-Photon Detector, 350 nm – 1100 nm, Active Area Diameter 0.5 mm, Combi-Thread monteringshull kompatible med 8-32 og M4 gjenger

Inkludert tilbehør

• Strømforsyning (±12 V, 0.3 A / 5 V, 2.5 A)
• Plastdekselhette (vare nr. SM1EC2B) på en inkludert SM1T1 SM1-kobling med en SM1RR SM1-holdering.

Valgfritt tilbehør

• Alt Thorlabs interne eller eksterne SM1 (1.035″-40) gjengede tilbehør er kompatible med SPDMA.
• 30 mm Cage System kan monteres på SPDMA.
• Besøk hjemmesiden vår http://www.thorlabs.com for diverse tilbehør som fiberadaptere, stolper og stolpeholdere, datablad og mer informasjon.

Komme i gang

Deleliste
Vennligst inspiser forsendelsesbeholderen for skade. Vennligst ikke skjær gjennom pappen, da esken kan være nødvendig for oppbevaring eller retur. Hvis forsendelsesbeholderen ser ut til å være skadet, oppbevar den til du har inspisert innholdet for fullstendighet og testet SPDMA mekanisk og elektrisk. Bekreft at du har mottatt følgende varer i pakken:

SPDMA Single Photon Detector
Plastdekselhette (vare nr. SM1EC2B) på SM1T1-SM1-kobling med en SM1RR-SM1

Holdering
Strømforsyning (±12V, 0.3 A / 5 V, 2.5 A) med strømledning, kontakt i henhold til bestillingsland

Hurtigreferanse

Bruksanvisning
Driftselementer

Montering
Montering av SPDMA på et optisk bord Monter SPDMA på en optisk stolpe ved å bruke ett av de tre monteringshullene på venstre og høyre side og bunnen av enheten. De kombigjengede tapphullene aksepterer både 8-32 og M4 gjenger, slik at bruk av enten imperiale eller metriske TR-stolper er mulig.

Montering av ekstern optikk
Kundesystemet kan festes og justeres ved hjelp av enten den eksterne SM1-gjengen eller de 4-40 monteringshullene for et 30 mm bursystem. Posisjonene er angitt i delen Driftselementer. Den eksterne SM1-tråden har plass til Thorlabs' SM1-gjengede (1.035″-40) adaptere som er kompatible med et hvilket som helst antall Thorlabs 1-tommers gjenget tilbehør, som ekstern optikk, filtre, åpninger, fiberadaptere eller linserør. SPDMA-en leveres med en SM1T1 SM1-kobling som tilpasser den utvendige gjengen til en innvendig SM1-gjenge. En holdering i koblingen holder den beskyttende dekselhetten. Vennligst skru av koblingen om nødvendig. For tilbehør, vennligst besøk vår webnettsted eller kontakt Thorlabs.

Oppsett
Etter montering av SPDMA, sett opp detektoren som følger:

1. Slå på SPDMA med den medfølgende strømforsyningen.
2. Slå på SPDMA ved å bruke vippeknappen på siden av instrumentet.
3. Skyv dekselet fra status-LED for å se status:
4.  Rød: Lysdioden vil først være rød ved tilkobling til strømforsyningen for å indikere denne tilkoblingen og behovet for å vente til detektoren har nådd driftstemperaturen.
5. I løpet av noen få sekunder er dioden avkjølt og status-LED-en blir grønn. Status-LED-en vil gå tilbake til rødt når diodetemperaturen er for høy. Hvis LED-en er rød, sendes det ikke noe signal til pulsutgangen.
6. Grønn: Detektoren er klar til bruk. Dioden har driftstemperatur og signalet kommer til pulsutgangen.

Note
Status-LED-en blir rød hver gang driftstemperaturen er for høy. Sørg for tilstrekkelig luftventilasjon. Skyv dekselet tilbake foran status-LED for å forhindre at LED-lyset forstyrrer målingen. For å øke effektiviteten for fotondeteksjon, drei forsterkningsjusteringsskruen med en skrutrekker (1.8 til 2.4 mm, 0.07" til 3/32"). For mer informasjon om gevinsten, se kapitlet Driftsprinsipp. Bruk Minimum Gain når en lav mørketelling er kritisk. Dette kommer på bekostning av lav fotondeteksjonseffektivitet. Bruk maksimal forsterkning når det er ønskelig å samle et maksimalt antall fotoner. Dette kommer på bekostning av en høyere mørketelling. Fordi tiden mellom fotondeteksjon og signalutgang endres med forsterkningsinnstillingen, vennligst revurder denne parameteren etter å ha endret forsterkningsinnstillingen.

Note
"Trigger In" og "Pulse Out" har en 50 W impedans. Sørg for at triggerpulskilden er i stand til å fungere på en 50 W belastning og at enheten koblet til "Pulse Out" fungerer med en 50 W inngangsimpedans.

Driftsprinsipp
Thorlabs SPDMA bruker en silisiumskredfotodiode (Si APD), operert i motsatt retning og forspent litt utover nedbrytingsterskelen vol.tage VBR (se diagram nedenfor, punkt A), også kjent som skredet voltage. Denne driftsmodusen er også kjent som "Geiger-modus". En APD i Geiger-modus vil forbli i en metastabil tilstand til et foton ankommer og genererer gratis ladningsbærere i PDs kryss. Disse gratisladebærerne utløser et snøskred (punkt B), som fører til en betydelig strøm. En aktiv slukkekrets integrert i APD begrenser strømmen gjennom APD for å unngå ødeleggelse og senker bias vol.tage under sammenbruddet voltage VBR (punkt C) umiddelbart etter at et foton slapp et snøskred. Dette muliggjør høye tellerater med dødtid mellom tellinger ned til spesifisert dødtid ved maksimal forsterkning. Etterpå, bias voltage er gjenopprettet.

I løpet av slukketiden, som er kjent som dødtiden til dioden, er APD ufølsom for andre innkommende fotoner. Spontant utløste snøskred er mulig mens dioden er i en metastabil tilstand. Hvis disse spontane skredene oppstår tilfeldig, kalles de mørketellinger. Et integrert TEC-element stabiliserer diodens temperatur under omgivelsestemperaturen for å redusere mørketellerhastigheten. Dette eliminerer behovet for vifte og unngår mekaniske vibrasjoner. I tilfelle de spontant utløste skredene er korrelert i tid med en puls forårsaket av et foton, kalles det en etterpuls.
Note
På grunn av APD-egenskaper kan det hende at ikke alle enkeltfotoner blir oppdaget. Årsakene er APDs iboende dødtid under quenching og LAPDs ikke-linearitet.

Gevinstjustering
Ved å bruke forsterkningsjusteringsskruen, en overvoltage utover sammenbruddet voltage kan justeres til SPDMA. Dette øker fotondeteksjonseffektiviteten, men også mørketellerhastigheten. Vær oppmerksom på at sannsynligheten for etterpulsering øker litt med høyere forsterkningsinnstillinger, og at justering av forsterkningen også påvirker tiden mellom fotondeteksjon og signalutgang. Dødtiden øker med synkende forsterkning.

Blokkdiagram og trigger IN

Strømpulsen generert av et innkommende foton passerer en pulsformingskrets, som forkorter APDs utgangs-TTL-pulsvarighet. På "Pulse Out"-terminalen tilføres signalet fra pulsformeren slik at tellinger kan utføres viewed på et oscilloskop eller registrert av en ekstern teller. I fravær av en trigger, lukkes porten og lar signalet gå ut. The Gain endrer Bias (overvoltage) på APD. Bias ledes fysisk gjennom det aktive quenching-elementet, men påvirker ikke den aktive quenchingen.

TTL-utløser
TTL-triggeren tillater selektiv aktivering av pulsutgangen: Ved høy triggerinngang (spesifisert i de tekniske dataene) kommer signalet til pulsutgangen. Dette er standard når ingen eksternt TTL-signal brukes som en trigger Når et TTL-trigger-inngangssignal brukes, må standard TTL-inngang være "Lav". Signalet fra fotondeteksjon sendes til Pulse Out som utløserinngangsvoltage bytter til "Høy". Høye og lave signaler er spesifisert i avsnittet Tekniske data.
Note
"Trigger In" og "Pulse Out" har en 50 W impedans. Sørg for at triggerpulskilden er i stand til å fungere på en 50 W belastning og at enheten koblet til "Pulse Out" fungerer med en 50 W inngangsimpedans.

Vedlikehold og service

Beskytt SPDMA mot ugunstige værforhold. SPDMA er ikke vanntett.

Oppmerksomhet
For å unngå skade på instrumentet, ikke utsett det for spray, væsker eller løsemidler! Enheten trenger ikke regelmessig vedlikehold av brukeren. Den inneholder ingen moduler og/eller komponenter som kan repareres av brukeren. Hvis det oppstår en funksjonsfeil, vennligst kontakt Thorlabs for returinstruksjoner. Ikke fjern dekslene!

Feilsøking

APD over temperatur indikert Temperaturkontrollkretsen gjenkjente at den faktiske temperaturen til APD overskred settpunktet. Under normale driftsforhold bør dette ikke skje, selv etter langvarig drift. En økning utover grensene for det spesifiserte driftstemperaturområdet eller overdreven termisk stråling på detektoren kan imidlertid forårsake overtemperaturvarsel. Status-LED-en blir rød for å indikere overoppheting. Sørg for nok luftstrøm rundt enheten eller sørg for ekstern passiv kjøling

Vedlegg
Tekniske data
Alle tekniske data er gyldige ved 45 ± 15 % rel. fuktighet (ikke-kondenserende).

1. Standard i fravær av et TTL-signal er > 2 V, noe som tillater signalet til pulsutgangen. Detektoratferden er ikke definert mellom 0.8 V og 2 V.
2. Ikke-kondenserende

Definisjoner
Active Quenching oppstår når en rask diskriminator registrerer den bratte utbruddet av skredstrømmen, frigjort av et foton, og raskt reduserer bias vol.tage slik at den er under sammenbruddet et øyeblikk. Forspenningen returneres deretter til en verdi over sammenbruddet voltage som forberedelse til deteksjon av neste foton. Etterpulsing: Under et snøskred kan noen ladninger fanges inne i høyfeltsområdet. Når disse ladningene slippes, kan de utløse et snøskred. Disse falske hendelsene kalles etterpulser. Levetiden til de fangede ladningene er i størrelsesorden 0.1 μs til 1 μs. Derfor er det sannsynlig at en etterpuls oppstår rett etter en signalpuls.

Dødtid er tidsintervallet detektoren bruker i gjenopprettingstilstand. I løpet av denne tiden er den effektivt blind for innkommende fotoner. Dark Count Rate: Dette er den gjennomsnittlige frekvensen av registrerte tellinger i fravær av noe innfallende lys og bestemmer minimum tellefrekvensen som signalet er dominerende forårsaket av ekte fotoner. De falske deteksjonshendelsene er for det meste av termisk opprinnelse og kan derfor undertrykkes sterkt ved å bruke en avkjølt detektor. Geiger-modus: I denne modusen drives dioden litt over nedbrytingsterskelen voltage. Derfor kan et enkelt elektron-hull-par (generert av absorpsjon av et foton eller av en termisk svingning) utløse et kraftig snøskred. Gain Adjustment Factor: Dette er faktoren som forsterkningen kan økes med. Metning av APD: Fotontellingen til en APD er ikke akkurat lineært proporsjonal med den innfallende optiske CW-effekten; avviket øker jevnt med økende optisk kraft. Denne ikke-lineariteten fører til feil fotontelling ved høye inngangseffektnivåer. Ved et visst inngangseffektnivå begynner fotontallet til og med å avta med en ytterligere økning i optisk effekt. Hver leverte SPDMA testes for passende metningsadferd for å ligne denne eksample.

Ytelsesplott
Typisk fotondeteksjonseffektivitet

Puls ut signal

Dimensjon

Sikkerhet
Sikkerheten til ethvert system som inkorporerer utstyret er ansvaret til montøren av systemet. Alle utsagn om driftssikkerhet og tekniske data i denne bruksanvisningen vil kun gjelde når enheten brukes riktig slik den ble designet. SPDMA må ikke brukes i eksplosjonstruede omgivelser! Ikke blokker noen luftventilasjonsåpninger i huset! Ikke fjern dekslene eller åpne skapet. Det er ingen deler inni som kan repareres av brukeren! Denne presisjonsenheten kan bare repareres hvis den returneres og er riktig pakket inn i den komplette originalemballasjen inkludert pappinnleggene. Om nødvendig, be om erstatningspakning. Overlat service til kvalifisert personell! Endringer på denne enheten kan ikke gjøres eller komponenter som ikke er levert av Thorlabs, kan brukes uten skriftlig samtykke fra Thorlabs.

Oppmerksomhet
Før du kobler til strøm til SPDMA, sørg for at beskyttelseslederen til 3-leders strømkabel er korrekt koblet til jordkontakten på stikkontakten! Feil jording kan forårsake elektrisk støt som kan føre til helseskade eller til og med død! Alle moduler må kun drives med forsvarlig skjermede tilkoblingskabler.

Oppmerksomhet
Følgende erklæring gjelder for produktene som dekkes i denne håndboken med mindre annet er spesifisert her. Erklæringen for andre produkter vil fremgå av den respektive medfølgende dokumentasjonen.
Note
Dette utstyret har blitt testet og funnet å være i samsvar med grensene for en digital enhet i klasse B, i henhold til del 15 av FCC-reglene, og oppfyller alle kravene i den kanadiske standarden for interferens-forårsakende utstyr ICES-003 for digitale apparater. Disse grensene er utformet for å gi rimelig beskyttelse mot skadelig interferens i en boliginstallasjon. Dette utstyret genererer, bruker og kan utstråle radiofrekvensenergi, og hvis det ikke installeres og brukes i samsvar med instruksjonene, kan det forårsake skadelig interferens på radiokommunikasjon. Det er imidlertid ingen garanti for at interferens ikke vil oppstå i en bestemt installasjon. Hvis dette utstyret forårsaker skadelig interferens på radio- eller TV-mottak, noe som kan fastslås ved å slå utstyret av og på, oppfordres brukeren til å prøve å korrigere interferensen med ett eller flere av følgende tiltak:

• Vend eller flytt mottakerantennen.
• Øk avstanden mellom utstyret og mottakeren.
• Koble utstyret til en stikkontakt på en annen krets enn den mottakeren er koblet til.
• Rådfør deg med forhandleren eller en erfaren radio/TV-tekniker for å få hjelp.
• Brukere som endrer eller modifiserer produktet beskrevet i denne håndboken på en måte som ikke er uttrykkelig godkjent av Thorlabs (parten som er ansvarlig for samsvar), kan ugyldiggjøre brukerens rett til å bruke utstyret.

Thorlabs GmbH er ikke ansvarlig for radio-tv-interferens forårsaket av modifikasjoner av dette utstyret eller utskifting eller tilkobling av tilkoblingskabler og utstyr annet enn det som er spesifisert av Thorlabs. Korrigering av forstyrrelser forårsaket av slik uautorisert modifikasjon, erstatning eller vedlegg vil være brukerens ansvar. Bruk av skjermede I/O-kabler er nødvendig når du kobler dette utstyret til alle valgfrie eksterne enheter eller vertsenheter. Unnlatelse av å gjøre det kan være i strid med FCC- og ICES-reglene.

Oppmerksomhet
Mobiltelefoner, mobiltelefoner eller andre radiosendere skal ikke brukes innenfor rekkevidden på tre meter fra denne enheten, siden den elektromagnetiske feltintensiteten da kan overstige de maksimalt tillatte forstyrrelsesverdiene i henhold til IEC 61326-1. Dette produktet er testet og funnet å være i samsvar med grensene i henhold til IEC 61326-1 for bruk av tilkoblingskabler som er kortere enn 3 meter (9.8 fot).

Sertifiseringer og samsvar

Garanti

Dokumenter / Ressurser

Thorlabs SPDMA Single Photon Detection Module [pdfBrukerhåndbok SPDMA Single Photon Detection Module, SPDMA, Single Photon Detection Module, Photon Detection Module, Detection Module, Module

Referanser

• Brukerhåndbok