Модуль детектування одного фотона Thorlabs SPDMA

Інформація про продукт

• Назва продукту: Однофотонний детектор SPDMA
• Виробник: Торлабс ГмбХ
• Версія: 1.0
• Дата: 08 грудня 2021 року

Загальна інформація
Однофотонний детектор SPDMA від Thorlabs розроблено для оптичних методів вимірювання. Він використовує охолоджений кремнієвий лавинний фотодіод, який спеціалізується на діапазоні довжин хвиль від 350 до 1100 нм, з максимальною чутливістю при 600 нм. Детектор перетворює вхідні фотони в імпульсний сигнал TTL, який може бути viewна осцилографі або підключений до зовнішнього лічильника через з’єднання SMA. SPDMA має вбудований елемент Thermo Electric Cooler (TEC), який стабілізує температуру діода, зменшуючи швидкість темнового рахунку. Це забезпечує високу ефективність детектування фотонів і дозволяє детектувати рівні потужності до fW. Діод також містить схему активного гасіння для високої швидкості рахунку. Вихідний сигнал можна оптимізувати за допомогою гвинта регулювання посилення.

Детектор можна активувати ззовні за допомогою сигналу TTL Trigger IN для вибору періоду часу для виявлення окремих фотонів. Оптичне вирівнювання полегшується завдяки відносно великій активній площі діода, який має діаметр 500 мм. На заводі діод вирівняно концентрично до вхідної апертури, що забезпечує високу якість роботи. SPDMA сумісний з тубусами об’єктивів Thorlabs 1” і 30-мм системою клітки Thorlabs, що забезпечує гнучку інтеграцію в оптичні системи. Його можна монтувати в метричній або британській системах за допомогою комбінованих монтажних отворів 8-32 і M4. Продукт містить з’єднувач SM1T1 SM1, який адаптує зовнішню різьбу до внутрішньої різьби, а також стопорне кільце SM1RR і багаторазовий захисний пластиковий ковпачок.

Інструкція з використання продукту
Монтаж

1. Визначте відповідну систему кріплення для вашої установки (метрична або британська).
2. Вирівняйте SPDMA з монтажними отворами вибраної системи.
3. Надійно закріпіть SPDMA за допомогою відповідних гвинтів або болтів.

Налаштування

1. Підключіть SPDMA до джерела живлення відповідно до наданих специфікацій.
2. Якщо потрібно, приєднайте осцилограф або зовнішній лічильник до з’єднання SMA, щоб контролювати вихідний імпульсний сигнал.
3. Якщо використовується зовнішній тригер, підключіть сигнал TTL Trigger IN до відповідного вхідного порту на SPDMA.
4. Переконайтеся, що температура діода стабілізована, давши елементу Thermo Electric Cooler (TEC) достатньо часу для досягнення робочої температури.
5. Виконайте будь-які необхідні налаштування посилення за допомогою гвинта регулювання посилення для оптимізації вихідного сигналу.

Принцип дії
SPDMA працює, перетворюючи вхідні фотони в імпульсний сигнал TTL за допомогою охолодженого кремнієвого лавинного фотодіода. Активна схема гасіння, вбудована в діод, забезпечує високі швидкості рахунку. Сигнал TTL Trigger IN можна використовувати для зовнішнього запуску виявлення окремих фотонів протягом певного періоду часу.
Примітка: Завжди дивіться посібник користувача та інструкції з техніки безпеки, надані компанією Thorlabs GmbH, щоб отримати детальну інформацію про усунення несправностей, технічні дані, графіки продуктивності, розміри, запобіжні заходи, сертифікати та відповідність, гарантію та контактну інформацію виробника.

Ми прагнемо розробити та створити найкращі рішення для ваших застосувань у галузі оптичних вимірювальних методів. Щоб допомогти нам виправдати ваші очікування та постійно вдосконалювати наші продукти, нам потрібні ваші ідеї та пропозиції. Ми та наші міжнародні партнери з нетерпінням чекаємо на вашу думку.

УВАГА
Розділи, позначені цим символом, пояснюють небезпеки, які можуть призвести до травм або смерті. Завжди уважно читайте відповідну інформацію перед виконанням зазначеної процедури

Увага
Параграфи, яким передує цей символ, пояснюють небезпеку, яка може пошкодити прилад і підключене обладнання або спричинити втрату даних. Цей посібник також містить «ПРИМІТКИ» та «ПОРАДИ», написані у цій формі. Уважно прочитайте цю пораду!

Загальна інформація

Однофотонний детектор SPDMA від Thorlabs використовує охолоджений кремнієвий лавинний фотодіод, спеціалізований на діапазоні довжин хвиль від 350 до 1100 нм з максимальною чутливістю при 600 нм. Фотони, що надходять, перетворюються в детекторі на TTL-імпульс. З'єднання SMA пропонує прямий вихідний імпульсний сигнал від модуля, який може бути viewна осцилографі або підключеному до зовнішнього лічильника. Інтегрований елемент Thermo Electric Cooler (TEC) стабілізує температуру діода, щоб зменшити швидкість темнового рахунку. Низька швидкість темнового рахунку та висока ефективність виявлення фотонів дозволяють виявляти рівні потужності до fW. Активна схема гасіння, вбудована в діод SPDMA, забезпечує високі швидкості рахунку. Вихідний сигнал можна додатково оптимізувати безперервним регулюванням за допомогою гвинта регулювання посилення. Використовуючи сигнал TTL Trigger IN, SPDMA можна активувати зовні, щоб вибрати часовий проміжок для виявлення окремих фотонів. Оптичне юстування спрощується завдяки відносно великій активній площі діода діаметром 500 мм. Діод активно вирівнюється на заводі, щоб бути концентричним до вхідної апертури, що додає високої якості цього пристрою. Для гнучкої інтеграції в оптичні системи SPDMA підтримує будь-які 1-дюймові лінзові тубуси Thorlabs, а також 30-міліметрову кліткову систему Thorlabs. SPDMA можна монтувати в метричній або британській системах завдяки комбінованим різьбовим отворам 8-32 і M4. Продукт включає з’єднувач SM1T1 SM1, який адаптує зовнішню різьбу до внутрішньої різьби та утримує стопорне кільце SM1RR і багаторазову захисну пластикову кришку. Ще одна перевагаtage полягає в тому, що SPDMA не може бути пошкоджено небажаним навколишнім світлом, що є критичним для багатьох фотопомножувачів.

Увага
Будь ласка, знайдіть всю інформацію про безпеку та попередження щодо цього продукту в розділі «Безпека» в Додатку.

Коди замовлення та аксесуари

Однофотонний детектор SPDMA, 350 нм – 1100 нм, діаметр активної області 0.5 мм, комбіновані різьбові монтажні отвори, сумісні з різьбами 8-32 і M4

Аксесуари в комплекті

• Джерело живлення (±12 В, 0.3 А / 5 В, 2.5 А)
• Пластиковий ковпачок (артикул № SM1EC2B) на муфті SM1T1 SM1 із стопорним кільцем SM1RR SM1.

Додаткові аксесуари

• Усі внутрішні або зовнішні різьбові аксесуари Thorlabs SM1 (1.035″-40) сумісні з SPDMA.
• 30-міліметрову систему Cage можна встановити на SPDMA.
• Будь ласка, відвідайте нашу домашню сторінку http://www.thorlabs.com для різноманітних аксесуарів, як-от волоконно-волоконних адаптерів, стовпів і тримачів для стовпів, таблиць даних та додаткової інформації.

Початок роботи

Список запчастин
Перевірте транспортний контейнер на наявність пошкоджень. Будь ласка, не розрізайте картон, оскільки коробка може знадобитися для зберігання або повернення. Якщо контейнер для транспортування видається пошкодженим, зберігайте його, доки не перевірите вміст на комплектність і не перевірите SPDMA механічно та електрично. Переконайтеся, що ви отримали такі елементи в пакеті:

Однофотонний детектор SPDMA
Пластиковий ковпачок (артикул № SM1EC2B) на муфті SM1T1-SM1 із SM1RR-SM1

Стопорне кільце
Джерело живлення (±12 В, 0.3 A / 5 В, 2.5 A) зі шнуром живлення, роз’єм відповідно до країни замовлення

Короткий довідник

Інструкція з експлуатації
Робочі елементи

Монтаж
Монтаж SPDMA на оптичному столі Встановіть SPDMA на оптичний стовп, використовуючи будь-який із трьох монтажних отворів з лівою та правою сторонами та внизу пристрою. Різьбові отвори з комбінованою різьбою приймають різьблення як 8-32, так і M4, тому можливе використання британських або метричних стовпів TR.

Монтаж зовнішньої оптики
Замовницьку систему можна прикріпити та вирівняти за допомогою зовнішньої різьби SM1 або монтажних отворів 4-40 для 30-мм каркасної системи. Позиції вказані в розділі «Елементи керування». Зовнішня різьба SM1 вміщує різьбові адаптери Thorlabs SM1 (1.035″-40), які сумісні з будь-якою кількістю різьбових аксесуарів Thorlabs 1”, таких як зовнішня оптика, фільтри, діафрагми, волоконні адаптери або лінзові трубки. SPDMA постачається з муфтою SM1T1 SM1, яка адаптує зовнішню різьбу до внутрішньої різьби SM1. Стопорне кільце в муфті утримує захисну кришку. Будь ласка, відкрутіть муфту, якщо потрібно. Щоб отримати аксесуари, відвідайте наш webабо зв’яжіться з Thorlabs.

Налаштування
Після монтажу SPDMA налаштуйте детектор наступним чином:

1. Увімкніть SPDMA за допомогою джерела живлення, що входить у комплект.
2. Увімкніть SPDMA, використовуючи перемикач на бічній панелі приладу.
3. Відсуньте кришку світлодіода стану, щоб побачити стан:
4.  Червоний: світлодіодний індикатор спочатку світитиметься червоним після підключення до джерела живлення, щоб вказати на це підключення та необхідність зачекати, поки детектор досягне робочої температури.
5. Протягом кількох секунд діод охолоне, і світлодіод стану стане зеленим. Світлодіодний індикатор стану повернеться до червоного, коли температура діода буде занадто високою. Якщо світлодіод горить червоним, сигнал на імпульсний вихід не надсилається.
6. Зелений: детектор готовий до роботи. Діод знаходиться на робочій температурі і сигнал надходить на імпульсний вихід.

Примітка
Світлодіодний індикатор стану світиться червоним, коли робоча температура надто висока. Забезпечте достатню вентиляцію. Посуньте кришку назад перед світлодіодним індикатором стану, щоб запобігти перешкоджанню світлодіодного індикатора вимірюванню. Щоб підвищити ефективність виявлення фотонів, поверніть гвинт регулювання посилення за допомогою шлицевой викрутки (від 1.8 до 2.4 мм, від 0.07″ до 3/32″). Для отримання додаткової інформації про посилення зверніться до розділу Принцип роботи. Використовуйте мінімальне посилення, коли низька швидкість темного підрахунку критична. Це відбувається за рахунок низької ефективності виявлення фотонів. Використовуйте Максимальне посилення, коли бажано зібрати максимальну кількість фотонів. Це відбувається за рахунок вищої швидкості темного підрахунку. Оскільки час між виявленням фотона та вихідним сигналом змінюється залежно від налаштування підсилення, переоцініть цей параметр після зміни налаштування підсилення.

Примітка
«Trigger In» і «Pulse Out» мають імпеданс 50 Вт. Переконайтеся, що джерело тригерного імпульсу здатне працювати з навантаженням 50 Вт і що пристрій, підключений до «Pulse Out», працює з вхідним опором 50 Вт.

Принцип дії
Thorlabs SPDMA використовує кремнієвий лавинний фотодіод (Si APD), який працює у зворотному напрямку та зміщений трохи за межі порогу пробою.tage VBR (див. діаграму нижче, точка A), також відомий як лавинний об’ємtagд. Цей режим роботи також відомий як «режим Гейгера». АПД у режимі Гейгера залишатиметься в метастабільному стані, доки не прибуде фотон і не згенерує вільні носії заряду в стику PD. Ці вільні носії заряду викликають лавину (точка B), що призводить до значного струму. Активна схема гасіння, інтегрована в APD, обмежує струм через APD, щоб уникнути руйнування та знижує напругу зміщенняtage нижче розбивки обtage VBR (точка C) одразу після того, як фотон випустив лавину. Це забезпечує високі швидкості рахунку з мертвим часом між зворотним відліком до заданого мертвого часу при максимальному посиленні. Згодом упередженість voltage відновлюється.

Протягом часу гасіння, який називається мертвим часом діода, APD нечутливий до будь-яких інших вхідних фотонів. Поки діод знаходиться в метастабільному стані, можливі спонтанні лавини. Якщо ці спонтанні лавини відбуваються випадково, вони називаються темними відліками. Інтегрований елемент TEC стабілізує температуру діода нижче температури навколишнього середовища, щоб зменшити швидкість темнового рахунку. Це усуває потребу у вентиляторі та запобігає механічній вібрації. Якщо спонтанно викликані лавини співвідносяться в часі з імпульсом, викликаним фотоном, це називається післяімпульсом.
Примітка
Через властивості APD не всі окремі фотони можуть бути виявлені. Причинами є власний мертвий час APD під час гасіння та нелінійність LAPD.

Регулювання посилення
Використовуючи гвинт регулювання підсилення, перевищення гучностіtage поза розбивкою обtage можна налаштувати на SPDMA. Це підвищує ефективність виявлення фотонів, а також швидкість темнового рахунку. Будь ласка, майте на увазі, що ймовірність післяімпульсування трохи зростає з вищими налаштуваннями підсилення, і що регулювання підсилення також впливає на час між виявленням фотона та виходом сигналу. Мертвий час збільшується зі зменшенням посилення.

Блок-схема та тригер IN

Імпульс струму, створений вхідним фотоном, проходить схему формування імпульсу, яка скорочує тривалість вихідного TTL-імпульсу APD. На термінал «Pulse Out» подається сигнал від формувача імпульсів, щоб можна було проводити підрахунок viewна осцилографі або зареєстрований зовнішнім лічильником. За відсутності тригера гейт закритий і пропускає сигнал. Gain змінює Bias (перевищення гучності).tagд) на АПД. Зміщення фізично направляється через елемент активного гасіння, але не впливає на активне гасіння.

Тригер TTL
Тригер TTL дозволяє вибірково активувати вихід імпульсу: при високому вхідному сигналі тригера (зазначеному в технічних даних) сигнал надходить на вихід імпульсу. Це значення за замовчуванням, якщо зовнішній сигнал TTL не використовується як тригер. Коли використовується вхідний сигнал тригера TTL, вхід TTL за замовчуванням має бути «Низький». Сигнал від детектування фотонів надсилається до Pulse Out як тригерний вхідний об’ємtage перемикається на «Високий». Високий і низький сигнали вказані в розділі Технічні дані.
Примітка
«Trigger In» і «Pulse Out» мають імпеданс 50 Вт. Переконайтеся, що джерело тригерного імпульсу здатне працювати з навантаженням 50 Вт і що пристрій, підключений до «Pulse Out», працює з вхідним опором 50 Вт.

Технічне обслуговування та обслуговування

Захистіть SPDMA від несприятливих погодних умов. SPDMA не є водостійким.

Увага
Щоб уникнути пошкодження приладу, не піддавайте його дії спреїв, рідин або розчинників! Пристрій не потребує регулярного обслуговування користувачем. Він не містить жодних модулів та/або компонентів, які користувач міг би відремонтувати. У разі виникнення несправності зверніться до Thorlabs, щоб отримати інструкції щодо повернення. Кришки не знімати!

Усунення несправностей

Показано перевищення температури APD Схема контролю температури розпізнала, що фактична температура APD перевищила встановлене значення. У нормальних умовах експлуатації цього не повинно статися, навіть після тривалої експлуатації. Однак підвищення температури за межі зазначеного робочого діапазону або надмірне теплове випромінювання на детекторі може спричинити попередження про перегрівання. Світлодіодний індикатор стану стане червоним, що вказує на перегрів. Забезпечте достатній потік повітря навколо пристрою або забезпечте зовнішнє пасивне охолодження

Додаток
Технічні дані
Усі технічні дані дійсні при 45 ± 15% відн. вологість (без конденсації).

1. За замовчуванням за відсутності сигналу TTL > 2 В, що дозволяє подавати сигнал на імпульсний вихід. Поведінка детектора не визначається між 0.8 В і 2 В.
2. Без конденсації

визначення
Активне гасіння відбувається, коли швидкий дискримінатор відчуває крутий початок лавинного струму, вивільненого фотоном, і швидко зменшує величину зсуву.tage так, щоб на мить він був нижче пробою. Потім зміщення повертається до значення, що перевищує об’єм розбивкиtage для підготовки до виявлення наступного фотона. Післяімпульсування: під час лавини деякі заряди можуть бути захоплені в області високого поля. Коли ці заряди вивільняються, вони можуть викликати лавину. Ці помилкові події називаються післяімпульсами. Термін служби цих захоплених зарядів становить від 0.1 мкс до 1 мкс. Отже, ймовірно, що після імпульсу виникає безпосередньо після імпульсу сигналу.

Dead Time — це інтервал часу, який детектор проводить у стані відновлення. Протягом цього часу він фактично сліпий для вхідних фотонів. Швидкість темнового підрахунку: це середня швидкість зареєстрованих підрахунків за відсутності будь-якого падаючого світла та визначає мінімальну швидкість підрахунку, при якій сигнал переважно викликаний справжніми фотонами. Події помилкового виявлення здебільшого мають термічне походження, тому їх можна сильно придушити за допомогою охолоджуваного детектора. Режим Гейгера: у цьому режимі діод працює трохи вище порогового значення об’єму пробоюtagд. Отже, одна електрон-діркова пара (утворена в результаті поглинання фотона або теплової флуктуації) може спровокувати сильну лавину. Коефіцієнт регулювання підсилення: це коефіцієнт, на який можна збільшити підсилення. Насиченість APD: кількість фотонів APD не є прямо пропорційною падаючій оптичній потужності CW; відхилення плавно зростає зі збільшенням оптичної сили. Ця нелінійність призводить до неправильної кількості фотонів при високих рівнях вхідної потужності. При певному рівні вхідної потужності кількість фотонів починає навіть зменшуватися з подальшим збільшенням оптичної потужності. Кожен доставлений SPDMA перевіряється на відповідну поведінку насиченості, щоб нагадувати цей прикладample.

Сюжети вистави
Типова ефективність виявлення фотонів

Вихідний імпульсний сигнал

Розмір

Безпека
Відповідальність за безпеку будь-якої системи, що включає обладнання, несе монтажник системи. Усі твердження щодо безпеки експлуатації та технічні дані в цій інструкції з експлуатації застосовні лише тоді, коли пристрій експлуатується належним чином, як це було спроектовано. SPDMA не можна використовувати у вибухонебезпечних середовищах! Не закривайте вентиляційні отвори в корпусі! Не знімайте кришки та не відкривайте корпус. Всередині немає деталей, які обслуговуються користувачем! Цей прецизійний пристрій придатний для обслуговування, лише якщо він повернутий і належним чином упакований у повну оригінальну упаковку, включаючи картонні вставки. Якщо необхідно, попросіть замінити упаковку. Звертайтеся до кваліфікованого персоналу! Не можна вносити зміни в цей пристрій, а також використовувати компоненти, не надані компанією Thorlabs, без письмової згоди компанії Thorlabs.

Увага
Перш ніж подавати живлення на SPDMA, переконайтеся, що захисний провід 3-жильного шнура живлення правильно підключений до контакту захисного заземлення розетки! Неправильне заземлення може призвести до ураження електричним струмом, що призведе до шкоди вашому здоров'ю або навіть смерті! Усі модулі повинні працювати лише з належним чином екранованими з’єднувальними кабелями.

Увага
Наступне твердження стосується продуктів, описаних у цьому посібнику, якщо інше не зазначено в цьому документі. Виписка на інші товари буде вказана у відповідній супровідній документації.
Примітка
Це обладнання було протестовано та визнано таким, що відповідає обмеженням для цифрових пристроїв класу B, згідно з частиною 15 правил FCC, і відповідає всім вимогам канадського стандарту обладнання, що створює перешкоди ICES-003 для цифрових пристроїв. Ці обмеження створено для забезпечення розумного захисту від шкідливих перешкод під час встановлення в житлових приміщеннях. Це обладнання генерує, використовує та може випромінювати радіочастотну енергію та, якщо його встановити та використовувати не відповідно до інструкцій, може створювати шкідливі перешкоди радіозв’язку. Однак немає жодної гарантії, що перешкоди не виникнуть під час конкретного встановлення. Якщо це обладнання справді створює шкідливі перешкоди радіо- чи телевізійному прийому, що можна визначити, вимкнувши й увімкнувши обладнання, користувачеві пропонується спробувати усунути перешкоди за допомогою одного чи кількох із наведених нижче заходів:

• Переорієнтуйте або перемістіть приймальну антену.
• Збільште відстань між обладнанням і приймачем.
• Підключіть обладнання до іншої розетки, ніж та, до якої підключено приймач.
• Зверніться по допомогу до дилера або досвідченого радіо/телетехніка.
• Користувачі, які змінюють або модифікують виріб, описаний у цьому посібнику, у спосіб, не схвалений Thorlabs (стороною, відповідальною за відповідність), можуть позбавити користувача права на використання обладнання.

Thorlabs GmbH не несе відповідальності за будь-які радіо-телевізійні перешкоди, спричинені модифікаціями цього обладнання або заміною чи підключенням з’єднувальних кабелів і обладнання, відмінних від тих, що вказані Thorlabs. Відповідальність за усунення перешкод, викликаних такою несанкціонованою модифікацією, заміною або приєднанням, несе користувач. Під час підключення цього обладнання до будь-яких додаткових периферійних або хост-пристроїв потрібне використання екранованих кабелів введення/виведення. Невиконання цього може порушити правила FCC і ICES.

Увага
Мобільні телефони, стільникові телефони чи інші радіопередавачі не можна використовувати в радіусі трьох метрів від цього пристрою, оскільки інтенсивність електромагнітного поля може перевищити максимально допустимі значення перешкод згідно з IEC 61326-1. Цей продукт було перевірено та визнано таким, що відповідає обмеженням згідно з IEC 61326-1 щодо використання з’єднувальних кабелів коротше 3 метрів (9.8 футів).

Сертифікати та відповідність

Гарантія

Документи / Ресурси

Модуль детектування одного фотона Thorlabs SPDMA [pdfПосібник користувача SPDMA Модуль виявлення одного фотона, SPDMA, Модуль виявлення одного фотона, Модуль виявлення фотона, Модуль виявлення, Модуль

Список літератури

• Посібник користувача