Einzelphotonen-Zählmodul für das Nahe Infrarotspektrum

Die kommerzielle Zusammenarbeit zwischen HTDS und Excelitas Technologies führt ein eigenständiges Detektionsgerät ein, das für wissenschaftliche und industrielle Instrumente entwickelt wurde. Dieses System basiert auf einer Silizium-Avalanche-Photodiode im Geiger-Modus, um das Zählen extrem schwacher Lichtströme im Infrarotspektrum zu sichern.

Optimierung des Spektralbereichs und Photonendetektionseffizienz
Konventionelle Siliziumdetektoren erleiden jenseits von 1000 nm einen erheblichen Empfindlichkeitsverlust. Die Architektur des Einzelphotonen-Zählmoduls SPCM-1064 behebt diese Einschränkung, indem sie gezielt den Spektralbereich zwischen 905 nm und 1064 nm anspricht. Dieses Spektrum lässt sich direkt in hochpräzise optische Datenechosysteme integrieren, insbesondere für die Raman-Spektroskopie, die zeitaufgelöste Photolumineszenz und die Quantenschlüsselverteilung.

Das Gerät erreicht eine typische Photonendetektionseffizienz von 58 % bei 905 nm, 57 % bei 830 nm und 10 % bei 1064 nm. Seine aktive Fläche von 500 µm gewährleistet einen homogenen Empfang, der die optische Kopplung mit divergenten Strahlen oder Multimode-Fasern vereinfacht. Diese geometrische Konfiguration reduziert mechanische Ausrichtungstoleranzen und den wiederkehrenden Kalibrierungsaufwand der Instrumente.

Zeitliche Spezifikationen und Signalmanagement
Die messtechnische Leistung basiert auf einer integrierten Elektronik zur aktiven Löschung, die eine Verarbeitung der photonischen Ereignisse mit folgenden Spezifikationen ermöglicht:

Das Modul ist in verschiedenen Versionen erhältlich, die nach der Dunkelzählrate ausgewählt werden, wobei die maximalen Schwellenwerte bei 1500 cps, 1000 cps oder 500 cps liegen. Die Stromversorgung erfolgt über eine einzige Spannung von +5 V. Eine Time-Gating-Funktion ermöglicht es, den Sensor während synchronisierter Detektionsfenster zu aktivieren, was das Signal-Rausch-Verhältnis verbessert, indem Hintergrundrauschen außerhalb des relevanten Fensters eliminiert wird.

Zusätzlicher Kontext: Dieser Abschnitt enthält technische Spezifikationen und vergleichendes Benchmarking, die nicht in der ursprünglichen Produktankündigung enthalten waren
Auf dem Markt für Einzelphotonendetektion bei 1064 nm stehen Ingenieure vor einem strengen Kompromiss zwischen Detektionseffizienz und thermischer Komplexität. Standard-Siliziumdetektoren weisen bei dieser Wellenlänge typischerweise eine Effizienz von unter 1 % auf. Umgekehrt bieten konkurrierende Technologien auf Basis von Indiumgalliumarsenid (InGaAs) eine höhere Quanteneffizienz (oft zwischen 20 % und 30 % bei 1064 nm), leiden jedoch unter zwei wesentlichen Einschränkungen: einer deutlich höheren Dunkelzählrate und einer reduzierten aktiven Fläche, die sich oft zwischen 25 µm und 50 µm bewegt.

Das SPCM-1064-Modul positioniert sich als Zwischenlösung. Mit einer Effizienz von 10 % bei 1064 nm kompensiert es seine geringere Ausbeute im Vergleich zu InGaAs durch eine zehnmal größere aktive Fläche (500 µm) und ein kontrolliertes thermisches Rauschen, ohne dass eine schwere kryogene Kühlung erforderlich ist. Dies erleichtert die Integration in kompakte Industrieinstrumente.

Editiert von Sucithra Mani, Induportals-Redakteurin – angepasst durch KI.

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