Modul za zaznavanje enega fotona Thorlabs SPDMA

Informacije o izdelku

• Ime izdelka: Detektor enega fotona SPDMA
• Proizvajalec: Thorlabs GmbH
• Različica: 1.0
• Datum: 08. december 2021

Splošne informacije
Thorlabsov detektor enega fotona SPDMA je zasnovan za optične merilne tehnike. Uporablja ohlajeno silicijevo lavinsko fotodiodo, ki je specializirana za območje valovnih dolžin od 350 do 1100 nm, z največjo občutljivostjo pri 600 nm. Detektor pretvori dohodne fotone v impulzni signal TTL, ki je lahko viewna osciloskopu ali priključen na zunanji števec prek povezave SMA. SPDMA ima vgrajen element Thermo Electric Cooler (TEC), ki stabilizira temperaturo diode in zmanjša stopnjo temnega štetja. To omogoča visoko učinkovitost zaznavanja fotonov in omogoča zaznavanje ravni moči do fW. Dioda vključuje tudi aktivno dušilno vezje za visoke stopnje štetja. Izhodni signal je mogoče optimizirati z uporabo vijaka za nastavitev ojačanja.

Detektor je mogoče sprožiti od zunaj z uporabo signala TTL Trigger IN, da izberete časovni okvir za zaznavanje posameznih fotonov. Optično poravnavo olajša razmeroma velika aktivna površina diode, ki ima premer 500 mm. Dioda je tovarniško poravnana tako, da je koncentrična z vhodno zaslonko, kar zagotavlja visokokakovostno delovanje. SPDMA je združljiv s Thorlabs 1” lečnimi tubusi in Thorlabs 30 mm Cage System, kar omogoča prilagodljivo integracijo v optične sisteme. Montira se lahko v metrični ali imperialni sistem z uporabo 8-32 in M4 kombiniranih montažnih lukenj. Izdelek vključuje sklopko SM1T1 SM1, ki prilagodi zunanji navoj notranjemu navoju, skupaj z zadrževalnim obročem SM1RR in zaščitno plastično prekrivno kapico za večkratno uporabo.

Navodila za uporabo izdelka
Montaža

1. Določite ustrezen sistem pritrditve za vašo nastavitev (metrični ali imperialni).
2. Poravnajte SPDMA z montažnimi luknjami izbranega sistema.
3. Varno pritrdite SPDMA z ustreznimi vijaki ali sorniki.

Nastavitev

1. Priključite SPDMA na napajanje v skladu s priloženimi specifikacijami.
2. Če je potrebno, priključite osciloskop ali zunanji števec na povezavo SMA za spremljanje izhodnega impulznega signala.
3. Če uporabljate zunanji prožilec, povežite signal TTL Trigger IN z ustreznimi vhodnimi vrati na SPDMA.
4. Prepričajte se, da se temperatura diode stabilizira, tako da pustite dovolj časa, da element termoelektričnega hladilnika (TEC) doseže delovno temperaturo.
5. Izvedite vse potrebne prilagoditve ojačanja z uporabo vijaka za nastavitev ojačanja za optimizacijo izhodnega signala.

Načelo delovanja
SPDMA deluje tako, da s pomočjo ohlajene silicijeve lavinske fotodiode pretvori prihajajoče fotone v impulzni signal TTL. Aktivno dušilno vezje, integrirano v diodo, omogoča visoke stopnje štetja. Signal TTL Trigger IN lahko uporabite za zunanje sprožitev zaznave posameznih fotonov v določenem časovnem okviru.
Opomba: Za podrobne informacije o odpravljanju težav, tehničnih podatkih, diagramih delovanja, dimenzijah, varnostnih ukrepih, certifikatih in skladnostih, garanciji in kontaktnih podatkih proizvajalca vedno glejte uporabniški priročnik in varnostna navodila, ki jih zagotavlja Thorlabs GmbH.

Naš cilj je razviti in izdelati najboljše rešitve za vaše aplikacije na področju optičnih merilnih tehnik. Da bi nam pomagali izpolniti vaša pričakovanja in nenehno izboljševati naše izdelke, potrebujemo vaše ideje in predloge. Mi in naši mednarodni partnerji se veselimo vašega odziva.

Opozorilo
Poglavja, označena s tem simbolom, pojasnjujejo nevarnosti, ki lahko povzročijo telesne poškodbe ali smrt. Pred izvedbo navedenega postopka vedno natančno preberite povezane informacije

Pozor
Odstavki pred tem simbolom pojasnjujejo nevarnosti, ki bi lahko poškodovale instrument in povezano opremo ali lahko povzročijo izgubo podatkov. Ta priročnik vsebuje tudi »OPOMBE« in »NAMIGE«, zapisane v tej obliki. Pozorno preberite ta nasvet!

Splošne informacije

Thorlabsov detektor enega fotona SPDMA uporablja ohlajeno silicijevo lavinsko fotodiodo, specializirano za območje valovnih dolžin od 350 do 1100 nm z največjo občutljivostjo pri 600 nm. Vhodni fotoni se v detektorju pretvorijo v impulz TTL. Povezava SMA ponuja neposredni izhodni impulzni signal iz modula, ki je lahko viewna osciloskopu ali priključen na zunanji števec. Vgrajen element termoelektričnega hladilnika (TEC) stabilizira temperaturo diode, da zmanjša hitrost štetja temne svetlobe. Nizka hitrost štetja v temi in visoka učinkovitost zaznavanja fotonov omogočata zaznavanje ravni moči do fW. Aktivno dušilno vezje, vgrajeno v diodo SPDMA, omogoča visoke stopnje štetja. Izhodni signal je mogoče dodatno optimizirati z neprekinjenim prilagajanjem z uporabo vijaka za nastavitev ojačanja. Z uporabo signala TTL Trigger IN se lahko SPDMA sproži od zunaj, da se izbere časovni okvir za zaznavanje posameznih fotonov. Optično poravnavo poenostavi razmeroma velika aktivna površina diode s premerom 500 mm. Dioda je tovarniško aktivno poravnana tako, da je koncentrična z vhodno zaslonko, kar prispeva k visoki kakovosti te naprave. Za prilagodljivo integracijo v optične sisteme se SPDMA prilagodi vsem 1-palčnim tubusom objektivov Thorlabs kot tudi sistemu kletk Thorlabs 30 mm. SPDMA je mogoče namestiti v metrični ali imperialni sistem zaradi 8-32 in M4 kombiniranih montažnih lukenj. Izdelek vključuje spojko SM1T1 SM1, ki prilagodi zunanji navoj notranjemu navoju in drži zadrževalni obroč SM1RR ter zaščitni plastični pokrov za večkratno uporabo. Še en advantage je, da SPDMA ne more poškodovati neželena ambientalna svetloba, ki je kritična za številne fotopomnoževalne cevi.

Pozor
Vse varnostne informacije in opozorila v zvezi s tem izdelkom najdete v poglavju Varnost v dodatku.

Kode za naročanje in dodatki

Enofotonski detektor SPDMA, 350 nm – 1100 nm, premer aktivne površine 0.5 mm, luknje za pritrditev kombiniranih navojev, združljive z navoji 8-32 in M4

Priloženi dodatki

• Napajanje (±12 V, 0.3 A / 5 V, 2.5 A)
• Plastični pokrov (izdelek št. SM1EC2B) na priloženi spojki SM1T1 SM1 z zadrževalnim obročem SM1RR SM1.

Izbirni dodatki

• Vsi dodatki Thorlabs z notranjim ali zunanjim navojem SM1 (1.035″-40) so združljivi s SPDMA.
• 30 mm Cage System je mogoče namestiti na SPDMA.
• Obiščite našo domačo stran http://www.thorlabs.com za različne dodatke, kot so adapterji za vlakna, stebrički in držala za stebričke, podatkovne liste in dodatne informacije.

Kako začeti

Seznam delov
Prosimo, da preverite, ali je transportna embalaža poškodovana. Prosimo, ne prerežite kartona, saj bo škatla morda potrebna za shranjevanje ali vračila. Če se zdi, da je transportna embalaža poškodovana, jo hranite, dokler ne pregledate popolnosti vsebine ter mehansko in električno preizkusite SPDMA. Preverite, ali ste v paketu prejeli naslednje elemente:

Detektor enega fotona SPDMA
Plastični pokrov (izdelek št. SM1EC2B) na sklopki SM1T1-SM1 z SM1RR-SM1

Zadrževalni obroč
Napajalnik (±12V, 0.3 A / 5 V, 2.5 A) z napajalnim kablom, priključek glede na državo naročila

Hitra referenca

Navodila za uporabo
Delovni elementi

Montaža
Namestitev SPDMA na optično mizo Namestite SPDMA na optični drog z uporabo ene od treh navojnih montažnih lukenj na levi in ​​desni strani ter na dnu naprave. Navojne luknje s kombiniranim navojem sprejemajo tako navoje 8-32 kot M4, tako da je možna uporaba imperialnih ali metričnih stebrov TR.

Montaža zunanje optike
Uporabniški sistem je mogoče pritrditi in poravnati bodisi z zunanjim navojem SM1 bodisi z montažnimi luknjami 4-40 za 30 mm sistem kletk. Položaji so navedeni v razdelku Delovni elementi. Zunanji navoj SM1 omogoča namestitev Thorlabsovih adapterjev z navojem SM1 (1.035″-40), ki so združljivi s poljubnim številom dodatkov Thorlabs 1” z navojem, kot so zunanja optika, filtri, zaslonke, adapterji za vlakna ali cevi za leče. SPDMA je dobavljen s spojko SM1T1 SM1, ki prilagodi zunanji navoj notranjemu navoju SM1. Varovalni obroč v spojki drži zaščitni pokrov. Po potrebi odvijte spojko. Za dodatno opremo obiščite našo webali se obrnite na Thorlabs.

Nastavitev
Po namestitvi SPDMA nastavite detektor na naslednji način:

1. S priloženim napajalnikom vklopite SPDMA.
2. S preklopnim gumbom na strani instrumenta vklopite SPDMA.
3. Potisnite pokrov z LED lučke stanja, da vidite stanje:
4.  Rdeča: LED lučka bo po priključitvi na napajanje sprva sveti rdeče, kar označuje to povezavo in potrebo po čakanju, da detektor doseže delovno temperaturo.
5. V nekaj sekundah se dioda ohladi in lučka statusa zasveti zeleno. Ko je temperatura diode previsoka, bo lučka statusa svetila rdeče. Če je LED rdeča, signal ni poslan na impulzni izhod.
6. Zeleno: Detektor je pripravljen za delovanje. Dioda je na delovni temperaturi in signal pride na impulzni izhod.

Opomba
Lučka statusa bo svetila rdeče, kadar koli je delovna temperatura previsoka. Poskrbite za zadostno prezračevanje. Potisnite pokrov nazaj pred statusno LED, da preprečite, da bi LED lučka motila meritev. Za povečanje učinkovitosti zaznavanja fotonov obrnite vijak za nastavitev ojačanja z izvijačem z zarezo (1.8 do 2.4 mm, 0.07″ do 3/32″). Za več informacij o ojačanju glejte poglavje Načelo delovanja. Uporabite Minimum Gain, ko je nizka stopnja temnega štetja kritična. To je posledica nizke učinkovitosti zaznavanja fotonov. Uporabite Maximum Gain, ko je zaželeno zbrati največje število fotonov. To pride na račun višje stopnje temnega števila. Ker se čas med zaznavo fotona in izhodnim signalom spreminja z nastavitvijo ojačanja, ponovno ocenite ta parameter po spremembi nastavitve ojačanja.

Opomba
»Trigger In« in »Pulse Out« imata impedanco 50 W. Prepričajte se, da lahko vir sprožilnega impulza deluje pri obremenitvi 50 W in da naprava, povezana z »Pulse Out«, deluje pri vhodni impedanci 50 W.

Načelo delovanja
Thorlabs SPDMA uporablja silicijevo lavinsko fotodiodo (Si APD), ki deluje v obratni smeri in je nagnjena nekoliko čez prag razgradnje vol.tage VBR (glej diagram spodaj, točka A), znan tudi kot lavinski voltage. Ta način delovanja je znan tudi kot "Geigerjev način". APD v Geigerjevem načinu bo ostal v metastabilnem stanju, dokler ne prispe foton in ustvari proste nosilce naboja v spoju PD. Ti nosilci prostega naboja sprožijo plaz (točka B), kar vodi do znatnega toka. Aktivno dušilno vezje, ki je vgrajeno v APD, omejuje tok skozi APD, da se izogne ​​uničenju in zmanjša prednapetost vol.tage pod voltage VBR (točka C) takoj po tem, ko je foton sprožil plaz. To omogoča visoke stopnje štetja z mrtvim časom med odštevanji do določenega mrtvega časa pri največjem povečanju. Nato je pristranskost voltage se obnovi.

Med časom gašenja, ki je znan kot mrtvi čas diode, je APD neobčutljiv na druge vhodne fotone. Ko je dioda v metastabilnem stanju, so možni spontani snežni plazovi. Če se ti spontani plazovi pojavijo naključno, jih imenujemo temno štetje. Vgrajeni TEC element stabilizira temperaturo diode pod temperaturo okolja, da zmanjša hitrost štetja temne svetlobe. To odpravlja potrebo po ventilatorju in preprečuje mehanske vibracije. V primeru, da so spontano sproženi plazovi časovno povezani s pulzom, ki ga povzroči foton, se imenuje naknadni impulz.
Opomba
Zaradi lastnosti APD ni mogoče zaznati vseh posameznih fotonov. Razloga sta intrinzični mrtvi čas APD med kaljenjem in nelinearnost LAPD.

Prilagoditev ojačanja
Z uporabo vijaka za nastavitev ojačanja se poveča glasnosttage onstran razčlenitve voltage je mogoče prilagoditi SPDMA. To poveča učinkovitost zaznavanja fotonov, pa tudi hitrost štetja temne svetlobe. Zavedajte se, da se verjetnost naknadnega impulza nekoliko poveča z višjimi nastavitvami ojačanja in da prilagajanje ojačanja vpliva tudi na čas med zaznavo fotona in izhodnim signalom. Mrtvi čas se povečuje z zmanjšanjem ojačanja.

Blok diagram in sprožilec IN

Trenutni impulz, ki ga ustvari vhodni foton, gre skozi vezje za oblikovanje impulza, ki skrajša trajanje izhodnega TTL impulza APD. Na terminalu "Pulse Out" se uporabi signal iz oblikovalnika impulza, tako da je mogoče štetje viewna osciloskopu ali registriran z zunanjim števcem. Če sprožilca ni, so vrata zaprta in omogočajo signalu ven. Ojačitev spremeni pristranskost (overvoltage) na APD. Prednapetost je fizično vodena skozi element aktivnega dušenja, vendar ne vpliva na aktivno dušenje.

Sprožilec TTL
Sprožilec TTL omogoča selektivno aktivacijo impulznega izhoda: Pri visokem vhodu sprožilca (določeno v tehničnih podatkih) signal doseže Pulse Out. To je privzeto, kadar kot prožilec ni uporabljen noben zunanji signal TTL. Kadarkoli se uporabi vhodni signal prožilca TTL, mora biti privzeti vhod TTL »Nizek«. Signal zaznavanja fotona se pošlje v Pulse Out kot Trigger Input voltage preklopi na »Visoko«. Visoki in nizki signali so navedeni v razdelku Tehnični podatki.
Opomba
»Trigger In« in »Pulse Out« imata impedanco 50 W. Prepričajte se, da lahko vir sprožilnega impulza deluje pri obremenitvi 50 W in da naprava, povezana z »Pulse Out«, deluje pri vhodni impedanci 50 W.

Vzdrževanje in servis

Zaščitite SPDMA pred neugodnimi vremenskimi razmerami. SPDMA ni vodoodporen.

Pozor
Da preprečite poškodbe instrumenta, ga ne izpostavljajte razpršilom, tekočinam ali topilom! Enota ne potrebuje rednega vzdrževanja s strani uporabnika. Ne vsebuje nobenih modulov in/ali komponent, ki bi jih uporabnik lahko popravil. Če pride do okvare, se za navodila za vračilo obrnite na Thorlabs. Ne odstranjujte pokrovov!

Odpravljanje težav

Navedena previsoka temperatura APD Krog za nadzor temperature je prepoznal, da je dejanska temperatura APD presegla nastavljeno točko. V normalnih pogojih delovanja se to ne bi smelo zgoditi, niti po dolgotrajnem delovanju. Vendar pa lahko zvišanje preko meja določenega območja delovanja ali prekomerno toplotno sevanje na detektorju povzroči opozorilo o previsoki temperaturi. Statusna lučka bo svetila rdeče, kar pomeni pregrevanje. Zagotovite zadosten pretok zraka okoli naprave ali zagotovite zunanje pasivno hlajenje

Dodatek
Tehnični podatki
Vsi tehnični podatki veljajo pri 45 ± 15 % rel. vlažnost (brez kondenzacije).

1. Privzeta vrednost v odsotnosti signala TTL je > 2 V, kar omogoča signal do impulznega izhoda. Obnašanje detektorja ni definirano med 0.8 V in 2 V.
2. Brez kondenzacije

Definicije
Aktivno dušenje se pojavi, ko hitri diskriminator zazna strm začetek lavinskega toka, ki ga sprosti foton, in hitro zmanjša prednapetost vol.tage, tako da je trenutno pod razgradnjo. Pristranskost se nato vrne na vrednost nad volumnom razčlenitvetage v pripravah na detekcijo naslednjega fotona. Naknadno impulziranje: Med plazom se lahko nekateri naboji ujamejo v območje visokega polja. Ko se ti naboji sprostijo, lahko sprožijo plaz. Ti lažni dogodki se imenujejo naknadni impulzi. Življenjska doba teh ujetih nabojev je reda 0.1 μs do 1 μs. Zato je verjetno, da se naknadni impulz pojavi neposredno za impulzom signala.

Dead Time je časovni interval, ki ga detektor preživi v stanju obnovitve. V tem času je dejansko slep za vhodne fotone. Hitrost štetja v temi: To je povprečna hitrost registriranih štetij v odsotnosti kakršne koli vpadne svetlobe in določa najmanjšo hitrost štetja, pri kateri signal pretežno povzročajo resnični fotoni. Dogodki napačne zaznave so večinoma termičnega izvora in jih je zato mogoče močno zatreti z uporabo hlajenega detektorja. Geigerjev način: V tem načinu dioda deluje nekoliko nad pragom preboja voltage. Zato lahko en sam par elektron-luknja (nastane z absorpcijo fotona ali s termično fluktuacijo) sproži močan plaz. Faktor prilagoditve ojačenja: To je faktor, s katerim je mogoče povečati ojačenje. Nasičenost APD: Število fotonov APD ni ravno linearno sorazmerno z vpadno optično CW močjo; odstopanje gladko narašča z večanjem optične moči. Ta nelinearnost vodi do napačnega števila fotonov pri visokih ravneh vhodne moči. Pri določeni ravni vhodne moči začne število fotonov celo upadati z nadaljnjim povečevanjem optične moči. Vsak dostavljeni SPDMA je preizkušen glede ustreznega obnašanja nasičenosti, da bi bil podoben temu primeruample.

Performance Plots
Tipična učinkovitost zaznavanja fotonov

Impulzni izhodni signal

Dimenzija

Varnost
Za varnost katerega koli sistema, ki vključuje opremo, je odgovoren sestavljavec sistema. Vse izjave o varnosti delovanja in tehničnih podatkih v teh navodilih za uporabo veljajo le, če se enota uporablja pravilno, kot je bila načrtovana. SPDMA ne sme delovati v eksplozijsko nevarnih okoljih! Ne zamašite prezračevalnih rež v ohišju! Ne odstranjujte pokrovov in ne odpirajte ohišja. V notranjosti ni delov, ki bi jih lahko servisiral uporabnik! Ta natančna naprava je uporabna le, če je vrnjena in pravilno zapakirana v celotno originalno embalažo, vključno s kartonskimi vložki. Po potrebi zahtevajte nadomestno embalažo. Servis prepustite usposobljenemu osebju! Na tej napravi ni dovoljeno spreminjati niti komponent, ki jih ni dobavil Thorlabs, ni dovoljeno uporabljati brez pisnega soglasja Thorlabsa.

Pozor
Pred priključitvijo SPDMA na napajanje se prepričajte, da je zaščitni vodnik 3-žilnega napajalnega kabla pravilno priključen na zaščitno ozemljitveni kontakt vtičnice! Nepravilna ozemljitev lahko povzroči električni udar, ki povzroči škodo vašemu zdravju ali celo smrt! Vse module je dovoljeno uporabljati samo z ustrezno oklopljenimi povezovalnimi kabli.

Pozor
Naslednja izjava velja za izdelke, ki so zajeti v tem priročniku, razen če ni drugače navedeno. Izjava za ostale izdelke bo navedena v pripadajoči spremni dokumentaciji.
Opomba
Ta oprema je bila preizkušena in ugotovljeno je, da ustreza omejitvam za digitalne naprave razreda B v skladu s 15. delom pravil FCC in izpolnjuje vse zahteve kanadskega standarda za opremo, ki povzroča motnje, ICES-003 za digitalne aparate. Te omejitve so zasnovane tako, da zagotavljajo primerno zaščito pred škodljivimi motnjami v stanovanjski namestitvi. Ta oprema ustvarja, uporablja in lahko oddaja radiofrekvenčno energijo in lahko povzroči škodljive motnje radijskih komunikacij, če ni nameščena in uporabljena v skladu z navodili. Vendar ni nobenega zagotovila, da do motenj ne bo prišlo pri določeni namestitvi. Če ta oprema povzroča škodljive motnje pri radijskem ali televizijskem sprejemu, kar je mogoče ugotoviti z izklopom in vklopom opreme, uporabnika spodbujamo, da poskusi odpraviti motnje z enim ali več od naslednjih ukrepov:

• Preusmerite ali premaknite sprejemno anteno.
• Povečajte razdaljo med opremo in sprejemnikom.
• Opremo priključite v vtičnico na drugem tokokrogu kot tisti, na katerega je priključen sprejemnik.
• Za pomoč se posvetujte s prodajalcem ali izkušenim radijskim/TV tehnikom.
• Uporabniki, ki spremenijo ali modificirajo izdelek, opisan v tem priročniku, na način, ki ga Thorlabs (stranka, odgovorna za skladnost) izrecno ne odobri, lahko razveljavijo uporabnikovo pooblastilo za uporabo opreme.

Thorlabs GmbH ni odgovoren za kakršne koli radiotelevizijske motnje, ki jih povzročijo modifikacije te opreme ali zamenjava ali pritrditev povezovalnih kablov in opreme, ki jih ne navaja Thorlabs. Za odpravo motenj, ki jih povzroči takšna nepooblaščena sprememba, zamenjava ali pritrditev, bo odgovoren uporabnik. Pri povezovanju te opreme z vsemi neobveznimi perifernimi ali gostiteljskimi napravami je potrebna uporaba oklopljenih V/I kablov. Če tega ne storite, lahko kršite pravila FCC in ICES.

Pozor
Mobilnih telefonov, mobilnih telefonov ali drugih radijskih oddajnikov ne smete uporabljati v območju treh metrov od te enote, saj lahko intenziteta elektromagnetnega polja takrat preseže največje dovoljene vrednosti motenj v skladu z IEC 61326-1. Ta izdelek je bil preizkušen in ugotovljeno je, da ustreza omejitvam v skladu z IEC 61326-1 za uporabo priključnih kablov, krajših od 3 metrov (9.8 čevljev).

Certifikati in skladnosti

Garancija

Dokumenti / Viri

Modul za zaznavanje enega fotona Thorlabs SPDMA [pdfUporabniški priročnik SPDMA modul za zaznavanje enega fotona, SPDMA, modul za zaznavanje enega fotona, modul za zaznavanje fotona, modul za zaznavanje, modul

Reference

• Uporabniški priročnik