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Products Home高速フォトディテクタ
- Monitor CW or Fast Pulsed Lasers
- Detectors for Wavelengths from 150 to 2600 nm
- Integrate with Cage or Lens Tube Systems
DET36A2
Biased Si Detector
Application Idea
DET Series Detector Attached to a 30 mm Cage System Using the Included SM1 Coupler and an SM1T2 Adapter
(See the Housing Features Tab for Details)
DET10D2
Biased InGaAs Detector
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動作回路図
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ディテクタは、適用される入射光に対して線形の応答を生成するために逆バイアス状態になっています。
特長
- 150 nm～2.6 μmまでの波長をカバーする11種類のモデルから選択可能
- 1 nsの高速立ち上がり時間
- 薄型で狭いスペースでの測定が可能
- SM05レンズチューブ、SM1レンズチューブ、ケージシステム、Ø12 mm～Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)ポストに取付け可能
- 12 VDCのバイアス電池 A23内蔵
- SM1内ネジやSM1外ネジを使用してファイバ結合が可能
当社のバイアス型フォトディテクタは、UV域から中赤外域(150 nm ～2.6 µm)の波長範囲をカバーする11種類のモデルからお選びいただけます。 薄型筺体なので、光ディテクタを狭い領域にも挿入して使うことができます。各モデルは、丈夫なアルミニウム製筺体に高速PINフォトダイオードとバイアス電池が内蔵されています。当社のバイアスディテクタはベンチトップ型フォトダイオード増幅器およびPMTトランスインピーダンスアンプとお使いいただけます。
これらのディテクタは広帯域のDC結合出力により、高速パルスレーザやDC光源のモニタリングに適しています。 側面パネルにあるBNCには、フォトダイオードのアノード電流が直接出力されます。この出力は、終端抵抗を使って正の電圧へと簡単に変換できます。高速の信号を調べる際には、50 Ωの負荷抵抗器をご使用いただくことをお勧めしています。低帯域幅の用途では、可変ターミネータまたはスタブ型ターミネータをお使いいただくと測定電圧への迅速な調整が可能です。下記のディテクタは増幅器や利得機能を内蔵していませんので、一般にPDAシリーズのような増幅器の付いたディテクタよりも高速に動作します。利得機能やフィルタ切り替え機能などが必要な用途には、増幅ディテクタPDAシリーズをお勧めいたします。
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DET10D2の赤色のバッテリーテストボタン
DETシリーズのディテクタでは、コネクタと制御部は全て光路からは外れて設置されているので、光学系などへの組み込みも簡単です。ディテクタ部にはSM05内ネジ、SM1外ネジがネジ切りされています。DETの筐体には取り外しが可能なマウント(SM1T1)が付属しており、Ø25 mm～Ø25.4 mm(Ø1インチ)のフィルタやレンズなどの光学素子を受光面の中心軸上に取り付けることができます。ケージシステム部品やレンズチューブシステムに接続したり、Ø12 mm～Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)の光学ポストに取り付けることも可能です。DET10C(/M)およびDET20C(/M)を除き、M4と#8-32のどちらの規格にも使えるタップ穴が付いた新しい筐体を採用しています。DET10C/MおよびDET20C/MにはM4タップ穴(インチ規格製品のDET10CおよびDET20Cには#8-32タップ穴)がついています。これらのユニットの取付け位置や取付け方法については「筐体の特長」ならびに「取付けオプション」タブをご覧ください。
DETシリーズには、12 VDCのバッテリA23が内蔵されています。 筐体には、赤いバッテリーテストボタン(左図参照)が付いています。このボタンを押すと、外部負荷全体にバッテリの電圧が加えられます。 高いZ負荷に対しては、このボタンを押すことによってBNC経由でバッテリの電圧がBNCを通じて出力され、バッテリを取り外すことなく、交換時期にあるかどうかを判断することができます。インラインの電流制限抵抗によって、50 Ωの負荷抵抗器に接続したままバッテリの試験を行っても、すぐに損傷を与えることはありません。 メーカによって正極にわずかに物理的なバラツキがありますので、当社のDETシリーズ フォトディテクタにはEnergizer®のバッテリの使用をお勧めしています。 バッテリは低ノイズな電源なので、逆バイアス印加に使用されています。 バッテリの寿命が問題となる用途では、バッテリの代わりに電源アダプターキットDET1Bをご使用いただくことができます。追加の電池およびDET1Bは下記にご用意しております。
なお、ディテクタの検出部のエッジ部分の不均一性により、不要な静電容量や抵抗が生じることがあり、その結果、フォトダイオードからの出力に対する時間ドメインの応答が歪む場合があるので、その点にはご注意ください。 このような現象を防ぐためにも、フォトダイオードへの光が検出部の中心にしっかりと入射するように調整いただくことをお勧めしています。 筐体のSM1ネジにより、検出素子の前に、Ø25.4 mm(Ø1インチ)集光レンズやピンホールを取り付けることができます。
また、波長400～1700 nm用の自由空間光用高速ディテクタおよび高速光ファイバ用ディテクタもご用意しています。
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すべてのディテクタの筐体には赤いバッテリーチェック用のボタンが付いています。こちらの写真はDET10D2です。
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各ディテクタにはSM05内ネジが1個とSM1外ネジ1個が付いており、SM1内ネジ付きアダプタSM1T1と固定リングSM1RRが付属しています。
DETシリーズの筐体の特長
当社の高速ディテクタは薄型の設計です。筐体にはSM05内ネジとSM1外ネジが付いています。すべてのディテクタにはSM1内ネジ付きアダプタSM1T1と固定リングSM1RRが付属します。 また、これらのディテクタは、ほとんどのSM1ネジ付きファイバーアダプタに対応します。
ディテクタ筐体の取付け用ネジ穴を選択することで、ユニットは水平方向にも垂直方向にも取り付けることができます。そのため、電源ケーブルとBNCケーブルを上から、もしくは光路に沿って接続することが可能です。DET10C(/M)およびDET20C(/M)を除き、M4と#8-32のどちらの規格にも使えるタップ穴が付いた新しい筐体を採用しています。この設計では、背面パネルにはフォトダイオードの応答曲線も刻印されています。DET10C/MおよびDET20C/MにはM4タップ穴(インチ規格製品のDET10CおよびDET20Cには#8-32タップ穴)がついています(下表をご覧ください)。取付け方法に関する詳細については「取付けオプション」タブをご覧ください。
| Detector Item # | Housing Drawing (Click Icon for Details) | Mounting Taps | SM Thread Compatibility | Dimensions | Output Connector |
|---|---|---|---|---|---|
| DET20C, DET10C |  | Two 8-32 Taps (M4 for Metric Version) | Internal SM05 (0.535"-40) External SM1 (1.035"-40) | 48.0 mm x 21.1 mm x 70.1 mm (1.89" x 0.83" x 2.76") | BNC |
| DET25K2, DET10A2, DET36A2, DET100A2, DET10N2, DET05D2, DET10D2, DET30B2, DET50B2a |  | Two Universal Taps for 8-32 and M4 | 49.8 mm x 22.5 mm x 70.9 mm (1.96" x 0.89" x 2.79") |
出力電圧信号
BNCメス型
推奨終端抵抗50 Ω。最大出力は各ディテクタの図面を参照ください。
電池の寿命
電池駆動のフォトディテクタを使う場合には、電池の寿命とそれがディテクタの駆動に与える影響を理解することが重要です。 電流出力デバイスとして、フォトディテクタの出力電流は、ディテクタに入射する光に比例します。 殆どの場合、終端抵抗を用いてこの電流を電圧へと変換します。 抵抗値は回路の利得とほぼ等しくなります。 DET08シリーズのような高速ディテクタでは、標準同軸ケーブルのインピーダンスを整合してケーブルの反射を減らし、全体的な信号の性能を向上させるために50 Ω終端抵抗を使うことが大切です。 多くの広帯域オシロスコープには、この終端抵抗が装備されています。
電池の使用寿命は、ディテクタによって使われる電流に直接関連します。 多くの電池製造メーカは、mAhで電池寿命を示しています。 例えば、ディテクタに付属の電池を190 mA hrsとして、これは、1.0 mAの電流で190時間動作します。 この電池を例として用い、以下に使用方法による電池寿命の算定方法について説明します。
この例では、平均光出力1 mWで波長780 nmの光源をディテクタに入力しています。 この波長での感度曲線に基づいたバイアス型フォトディテクタの感度は、0.5 A/Wとなります。光電流は次のように計算されます。
電池の定格寿命が190 mA hrの場合、電池の寿命は次のようになります。
あるいは、16日の連続使用となります。 平均入射光を10 µWまで減らすと、同じ電池は連続使用で約4年間もちます。 推奨されている50 Ω終端抵抗を使うと、光電流0.5 mAは次の電圧に変換されます。
入射パワーレベルを40 µWまで減らすと、出力電圧は1 mVになります。 いくつかの測定装置では、この信号レベルは低すぎるので、電池寿命と測定確度の間で妥協を行なう必要があります。
バイアス型フォトディテクタを電池で駆動する場合、最小電圧レベルが必要であることを念頭において、できるだけ低い光強度を使うことが望ましいです。 また、電池は寿命が近付いても、すぐに電流が止まるわけではありません。 その代わり、電池の電圧が下がり、そして、フォトダイオードに印加されている電圧は減少します。 これにより、ディテクタの応答時間が長くなります(ディテクタの帯域幅が小さくなります)。 従って、ディテクタを特定のパラメータ内で動作させるために、電池が十分な電圧を有していることが重要です(ディテクタのマニュアル内「Troubleshooting」の章をご参照ください)。 電圧は、マルチメータを用いて確認することができます。
また、センサに入射している光を取り除いたり、出力を弱めたりすることでも電池の寿命は延びます。 光源がないと、フォトディテクタは暗電流に比例した電流を消費しますが、この電流は微小です。
DETシリーズのフォトダイオードが連続して比較的高パワーの光を照射される場合や電池を変えられない場合、アダプタDET1Bと電源(下記参照)をお使いください。 このオプションの欠点は、AC電源電圧の雑音が出力信号の雑音に加わり、測定がより不確かになる可能性がある点です。
DETシリーズのバイアス型フォトディテクタの筺体は、当社のTRシリーズのØ12 mm～Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)ポスト、レンズチューブ、ケージシステムの各製品と組み合わせて使用することができます。このように柔軟性の高い取付けオプションが存在するため、筐体を光学系に取り付ける方法は数多く考えられます。このタブでは、いくつかの一般的な取り付け方法について、写真とテキストを用いてご説明しています。また、取り付け方法についての個別のご相談も承っています。
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| パッケージから取り出した状態のDETシリーズのバイアス型フォトディテクタ。 | 写真は付属のSM1T1とその固定リングを筐体の前面から取り外した状態のDETシリーズのバイアス型フォトディテクタ。 | SM1T1を取り外した状態のDETシリーズのバイアス型フォトディテクタ前部の拡大写真。この写真では、ディテクタのSM1外ネジとSM05内ネジも見えています。 |
TRシリーズのØ12 mmおよびØ12.7 mm(1/2インチ)ポストシステム
DET10C/MとDET20C/Mを除くすべてのDETシリーズの筐体は、M4、#8-32の両方のネジに対応するユニバーサル規格のネジ穴を使用して、Ø12 mm～Ø12.7 mm(Ø1/2インチのポストに対して水平にも垂直にも取り付けることができます。DET10C/MとDET20C/Mには、ユニバーサル規格のネジ穴ではなくM4ネジ穴が2つ付いています。
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| TRシリーズポスト上に水平に取り付けられたDETシリーズのフォトディテクタ。この構成ではOn/Offスイッチがディテクタ上部にくるので便利です。 | TRシリーズのポスト上に垂直方向に取り付けられたDETシリーズのディテクタ。 |
レンズチューブシステム
DETシリーズの筐体には取外し可能なØ25 mm～Ø25.4 mm用カプラ(SM1T1)が付属します。これを用いて、光学フィルタやレンズなど、Ø25 mm～Ø25.4 mm(Ø1インチ)光学素子を取り付けることができます。SM1T1に取り付けられる光学素子の最大厚さは2.8 mmです。厚さ2.8 mm以上のØ25 mm～Ø25.4 mm(Ø1インチ)光学素子を取り付ける際は、ディテクタの前面からSM1T1を取り外し、代わりにSM1シリーズのレンズチューブ(別売り)を取り付けてください。同じ方法でSM05シリーズのレンズチューブ(別売り)を取り付けると、Ø12 mm～Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)光学素子を厚さに関係なく取り付けることができます。
DETシリーズの筐体にあるSM1およびSM05ネジ穴によって、当社のSMレンズチューブシステムやアクセサリが取付け可能になっています。SMネジ付きアイリスとSMネジ対応の赤外域および可視域用のアライメントツールは、特に便利なアクセサリです。また、コネクタ付きファイバと一緒にご使用いただける光ファイバーアダプタも提供しております。
ケージシステム
DETフォトディテクタの筐体をケージプレートに装着する最も簡単な方法は、DETの前面に装着されているSM1T1を取り外し、SM1外ネジを使用することです。このSM1外ネジには、30 mmケージプレートCP02(/M)などのケージプレートを直接取り付けることができます。その際は、SM1T1に付属している固定リングをスパナレンチでCP02/M内部にねじ込み、CP02/Mが適切な位置で固定され、フォトディテクタの筐体とも適切な配置となるようにしてください。
この方法でDETシリーズバイアス型フォトディテクタの筐体をケージプレートに装着した場合、アダプタを使う必要がなく、フォトダイオードをできるだけケージプレートの近くに配置できるという利点があります。これは光が発散する光学系では特に重要になります。また、当社ではSM05PDおよびSM1PDシリーズのフォトダイオードも販売しています。これらの製品ではダイオードがケージプレートの前面に一致するようにねじ込むことができますが、フォトダイオードへのバイアス電圧はありません。
DETシリーズのバイアス型フォトディテクタ筺体の取付け方向に更に自由度が求められる場合は、レンズチューブカプラSM1T2をご購入ください。この配列では、SM1T1はディテクタ上にありSM1T2はその中にねじこまれます。露出したSM1外ネジには十分な長さがあるため、ケージプレートCP02/Mに対してディテクタをどの方向にも向けることが可能で、その位置はST1T2の2つの固定リングの1つを使って固定できます。
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| この写真は、SM1T1を取り外した後にケージプレートCP02(/M)に装着されたDETシリーズのディテクタです。SM1T1の固定リングを使って、ディテクタの方向をケージプレートに対して垂直にしています。 | この写真はディテクタに付属するSM1T1の他にアダプタSM1T2を使ってケージプレートCP02(/M)に装着されたDETシリーズのディテクタの写真です。 |
写真にはありませんが、DETシリーズディテクタの筐体は別売りのSM05T2を用いて16 mmケージシステムにも接続できます。これを用いることによって、DETシリーズディテクタの筺体をケージプレートSP02に接続できます。
用途
下の写真は、当社のパーツのみを用いて構築されたマイケルソン干渉計です。この使用例では、レンズチューブ、TRシリーズのポスト、ケージシステムを使って光学システムを簡単に構築できるということを示しています。
下の表は、可視域用マイケルソン干渉計のパーツ一覧です。
| Item #a | Quantity | Description | Item #a | Quantity | Description |
|---|---|---|---|---|---|
| KC1 | 1 | Mirror Mount | SM1V05 | 1 | Ø1" Adjustable Length Lens Tube |
| BB1-E03 | 2 | Broadband Dielectric Laser Mirrors | SM1D12 | 1 | SM1 Threaded Lens Tube Iris |
| ER4 | 8 | Cage Rods, 4" Long | CP08FP | 1 | 30 mm Cage Plate for FiberPorts |
| ER6 | 4 | Cage Rods, 6" Long | SM1Z | Cage System Z-Axis Translation Mount | |
| CCM1-BS014 | 1 | Mounted Beamsplitting Cube | SM1L30 | 1 | Ø1" Lens Tube, 3" in Length |
| DET36A2 | 1 | Biased Photodiode Detector | PAF2-2B | 1 | FiberPort |
| TR2 | 1 | Ø1/2" Post, 2" in Length | BA2 | 1 | Post Base |
| PH2 | 1 | Ø1/2" Post Holder | P1-830A-FC-2 | 1 | Single Mode Fiber Patch Cable |
フォトダイオードのチュートリアル
動作原理
接合型フォトダイオードは、通常の信号ダイオードと似た動作をする部品ですが、接合半導体の空乏層が光を吸収すると、光電流を生成する性質があります。 フォトダイオードは、高速なリニアデバイスで、高量子効率を達成し、様々な異なる用途で利用することが可能です。
入射光の強度に応じた、出力電流レベルと受光感度を正確に把握することが必要とされます。 図1は、接合型フォトダイオードのモデル図で、基本的な部品が個別に図示されており、フォトダイオードの動作原理が説明されています。
図1: フォトダイオードの概略図
フォトダイオード関連用語
受光感度
フォトダイオードの受光感度は、規定の波長における、生成光電流 (IPD)と入射光パワー(P)の比であると定義できます:
動作モード(Photoconductive vs. Photovoltaic)
フォトダイオードは、Photoconductiveモード(逆バイアス) またはPhotovoltaicモード(ゼロバイアス)で動作できます。 モードの選択は、使用用途で求められる速度と、許容される暗電流(漏れ電流)の量で決まります。
Photoconductive
Photoconductiveモードでは、逆バイアスが印加されますが、これが当社のDETシリーズディテクタの基本です。 回路で測定できる電流量は、デバイスが曝される光の量に対応し、測定される出力電流は、入射される光パワーに対し直線的に比例します。 逆バイアスを印加すると、空乏層を広げて反応領域が広くなる一方で、接合静電容量が小さくなり、明瞭な線形応答が得られます。 このような動作条件下では、暗電流が大きくなりがちですが、フォトダイオードの種類によって、暗電流を低減することもできます。
(注： 当社のDETディテクタは逆バイアスで、順方向バイアスでは動作できません)
Photovoltaic
Photovoltaicモードでは、フォトダイオードはゼロバイアス状態です。 デバイスからの電流が制限され、電位が蓄積されていきます。 このモードでは光電池効果が引き出されますが、これが太陽電池の基本です。 光電池モードでは、暗電流量は最小限に抑制されます。
暗電流
フォトダイオードにバイアス電圧が付加されている時に流れる漏れ電流のこと。 Photoconductiveモードで使用する場合に暗電流の値は高くなりがちで、温度の影響で変動します。 暗電流は、温度が10°C上昇するたびに約2倍となり、シャント抵抗は6°C の上昇に伴い倍になります。 高いバイアスを付加すれば、接合静電容量は減少しますが、暗電流の量は増大してしまいます。
暗電流の量はフォトダイオードの材料や検出部の寸法によっても左右されます。ゲルマニウム製のデバイスでは暗電流は高くなり、それと比較するとシリコン製のデバイスは一般的には低い暗電流となります。下表では、いくつかのフォトダイオードに使用される材料の暗電流の量と共に、速度、感度とコストを比較しています。
| Material | Dark Current | Speed | Spectral Range | Cost |
|---|---|---|---|---|
| Silicon (Si) | Low | High Speed | Visible to NIR | Low |
| Germanium (Ge) | High | Low Speed | NIR | Low |
| Gallium Phosphide (GaP) | Low | High Speed | UV to Visible | Moderate |
| Indium Gallium Arsenide (InGaAs) | Low | High Speed | NIR | Moderate |
| Indium Arsenide Antimonide (InAsSb) | High | Low Speed | NIR to MIR | High |
| Extended Range Indium Gallium Arsenide (InGaAs) | High | High Speed | NIR | High |
| Mercury Cadmium Telluride (MCT, HgCdTe) | High | Low Speed | NIR to MIR | High |
接合静電容量
接合静電容量(Cj)は、フォトダイオードの帯域幅と応答特性に大きな影響を与えるので、フォトダイオードの重要な特性であると言えます。 ダイオード部分が大きいと、接合容量が大きくなり、電荷容量は大きくなります。 逆バイアスの用途では、接合部の空乏層が大きくなるので、接合静電容量が低減し、応答速度が速くなります。
帯域幅と応答性
負荷抵抗とフォトディテクタの接合静電容量により帯域幅が制限されます。 最善の周波数応答を得るには、50Ωの終端装置を50Ωの同軸ケーブルと併用します。 接合静電容量(Cj)と負荷抵抗値(RLOAD)を用いて、帯域幅(fBW)と立ち上がり時間応答(tr)の概算値が得られます：
ノイズ等価電力
ノイズ等価電力(NEP)とは、信号対雑音比が1であるときに生成されるRMS信号電圧の値です。NEPによって、ディテクタが低レベルの光を検知する能力を知ることができるので、この数値は便利です。一般には、NEPはディテクタの検出部の面積増加に伴って大きくなり、下記の数式で求めることができます:
この数式において、S/Nは信号対雑音比、Δf はノイズの帯域幅で、入射エネルギ単位はW/cm2となっています。詳細は、当社のホワイトペーパ「NEP – Noise Equivalent Power」をご参照ください。
終端抵抗
負荷抵抗は、オシロスコープでの測定を可能にするために、生成された光電流を電圧(VOUT)へ変換して用いられます:
フォトダイオードの種類によっては、負荷抵抗が応答速度に影響を与える場合があります。 最大帯域幅を得るには、50Ωの同軸ケーブルを使用して、ケーブルの反対側の終端部で50Ωの終端抵抗器の使用を推奨しています。 このようにすることで、ケーブルの特性インピーダンスとマッチングできて共鳴が最小化できます。 帯域幅が重要ではない特性の場合は、RLOADを増大させることで、所定の光レベルに対して電圧を増大させることができます。 終端部が不整合の場合、同軸ケーブルの長さが応答特性に対して大きな影響を与えます。したがってケーブルはできるだけ短くしておくことが推奨されます。
シャント抵抗
シャント抵抗は、ゼロバイアスフォトダイオード接合の抵抗を表します。 理想的なフォトダイオードでは、シャント抵抗は無限大となりますが、実際の数値はフォトダイオードの材料の種類によって、10Ωのレベルから数千MΩの範囲となる場合があります。 例えばInGaAsディテクタのシャント抵抗は、10MΩのレベルですが、GeディテクタはkΩのレベルです。 このことは、フォトダイオードの電流雑音に大きく影響を与える可能性があります。 しかしながらほとんどの用途では、このような高抵抗値の影響は小さく、無視できる程度です。
直列抵抗
直列抵抗は半導体材料の抵抗値で、この低い抵抗値は、通常は無視できる程度です。 直列抵抗は、フォトダイオードの接触端子とワイヤの接合部で発生し、主にゼロバイアスの条件下でのフォトダイオードの直線性の評価に用いられます。
一般的な動作回路
図2: 逆バイアス回路(DETシリーズディテクタ)
上図の回路はDETシリーズのディテクタをモデル化したものです。 ディテクタは、適用される入射光に対して線形の応答を生成するために逆バイアス状態になっています。 ここで生成された光電流の量は、入射光に依存し、負荷抵抗を出力端子に接続すると、波形をオシロスコープで確認することができます。 RCフィルタの機能は、出力に雑音を載せてしまう可能性のある供給電力からの高周波雑音のフィルタリングです。
図3: 増幅ディテクタ回路
高利得用途でアンプとともにフォトディテクタを使用できます。動作時には、PhotovoltaicまたはPhotoconductiveモードのいずれも選択可能です。この能動回路はいくつかの利点があります：
- Photovoltaicモード：オペアンプで、点Aと点Bの電位が同じに維持されているので、フォトダイオードでは回路全体ではゼロボルトに保たれています。このことで暗電流は発生しなくなります。
- Photoconductiveモード: フォトダイオードは逆バイアス状態であるので、接合静電容量を低下させながら帯域幅の状態を改善します。 ディテクタの利得は、フィードバック素子(Rf)に依存します。 ディテクタの帯域幅は、下記の数式で計算することができます:
GBPは利得帯域幅積であり、接合静電容量CDは増幅器静電容量と利得静電容量との和です。
チョッパ入力周波数の影響
光導電体は時定数以内では一定の応答となりますが、PbS、 PbSe、HgCdTe (MCT)、InAsSbなどのディテクタにおいては、1/fゆらぎ(チョッパ入力周波数が大きいほどゆらぎは小さくなる)を持つため、低い周波数の入力の場合は影響が大きくなります。
低いチョッパ入力周波数の場合は、ディテクタの受光感度は小さくなります。周波数応答や検出性能は下記の条件の場合において最大となります。
暗電流の温度特性と逆バイアス電圧特性
いくつかの筐体付きディテクタについて、暗電流の温度特性と、逆バイアス電圧特性を測定しました。暗電流とは、以下に説明するように光が入射していないときのpn接合型フォトディテクタに流れる比較的小さい電流です。しかし用途によっては、温度の変動や逆バイアス電圧の変化による暗電流の変化を考慮しなければならない場合があります。バッテリをフォトダイオードの逆バイアス電圧用に使用した場合、バッテリが消耗するにつれて供給電圧が下がっていくため、逆バイアス電圧と暗電流の関係はとりわけ重要な場合があります。
最初の実験では、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、そしてインジウムガリウムヒ素(InGaAs)のバイアス型フォトダイオードについて、温度を10 °C～50 °Cで変化させて測定しました。次の実験では、同じディテクタを24 °Cに保ちながら、逆バイアス電圧を0～10 Vで変化させて測定しました。実験や測定の詳細については下記のMore [+]をクリックしてご覧ください。
pn接合型フォトダイオードの電流-電圧特性
pn接合型フォトダイオードの電流-電圧特性は、順方向バイアスと逆方向バイアスの電圧でそれぞれ特徴があります。pn接合型フォトダイオードを動作させるときは逆バイアス電圧の領域で使用します。その場合、電圧はダイオードの順方向とは逆にかかります。筐体付きフォトダイオードの利便性の1つに、パッケージに内蔵されたバッテリにより逆バイアス電圧を供給できることがあります。逆バイアス型フォトダイオードに対して光が入射していないときには、電流が流れないのが理想です。
しかし実際にはフォトダイオードの半導体材料内部でのランダムプロセスにより、常に電流キャリア(電子と正孔)が生成され、それにより電流が発生します。このような電流の発生プロセスは、電子と正孔の光生成によるものではありません。それらの多くは半導体材料内部の熱エネルギによって発生します[[1]。この暗電流は一般には小さいですが、フォトダイオードに逆バイアスをかけ、かつ光が照射されていない状態でも存在します。暗電流の大きさはフォトダイオードの素材構成によって異なり、熱的なプロセスによる発生効率はディテクタのセンサーヘッドに使用される半導体の種類と結晶品質に依存します。暗電流は、フォトダイオードの温度上昇と、フォトダイオードに印加される逆バイアス電圧の増加に伴い、大きくなることが予測されます。
注意しなくてはならないのは、逆バイアス電圧がある閾値を超えるとフォトダイオードは降伏し、急激に大きい電流が流れてダイオードが恒久的に損傷する可能性があることです。この理由により当社のDETパッケージの多くには、バイアス電圧が閾値を超えるのを防ぐ電圧レギュレータが付属しています。
フォトダイオードに光が照射されると、入射光により発生した電流(光電流)が暗電流に重畳されます。光電流のキャリアは入射光子のエネルギによって生成されます。照射される光の強度がある閾値を超えると、光電流は暗電流よりも大きくなります。光電流が暗電流よりも大きい場合には、光電流の大きさは全電流を測定した後、暗電流を差し引くことによって求められます。一方、光電流が暗電流より小さい場合には、その検出は不可能です。そのため、フォトダイオードの暗電流は最小化するのが望ましいことになります。
[1] J. Liu, Photonic Devices. Cambridge University Press, Cambridge, UK, 2005
| 暗電流の温度特性 |
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3つの代表的な筐体付きディテクタ(SiディテクタDET100A、GeディテクタDET50B(旧製品)、InGaAsディテクタDET10C)について、その暗電流を10 °C～50 °Cの温度範囲で測定しました。  Click to Enlarge 図1: カバーを外し、DET10Cを設置した入れ子式金属ボックスの試験冶具。 どちらの箱も内側は黒色の断熱材で覆われています。 A: 外側のアルミニウム製ボックス、B:内側のアルミニウム製ボックス、C:サーミスタ、D: DET10C、E:BNC-Triaxフィードスルー、F:BNC-BNCフィードスルー。 実験のセットアップ 暗電流は逆バイアス電圧の大きさに依存するため、各測定期間中は逆バイアス電圧を一定に維持するようにしました。ディテクタの逆バイアス電圧源にはバッテリを使用しました。各データセットを取得する前には、ディテクタのバッテリA23を新しいものに交換しました。各テストの前後でバッテリの電圧を測定し、測定中のバイアス電圧が一定であることを確認しています。 実験中のフォトダイオードの温度は、サーミスタを用いて連続的にモニタしました。サーミスタはTO can型パッケージの外面に接触させ、熱伝導テープで固定しました。サーミスタを付けたため、ダイオードへの光を遮断するのにディテクタのキャップを使用することはできませんでした。 ディテクタは2つの入れ子式アルミニウム製ボックスで囲っています(図1はカバーを外した状態です)。1つのボックスのみでフォトダイオードを遮光することはできますが、実験ではEMIノイズを遮断するためにその外側にもボックスを使用しています。 ディテクタは内側のボックス内に設置し、そのボックスにはBNC-Triaxフィードスルーアダプタが取り付けられています。BNC端子は箱の内側に、Triax端子は箱の外側に配置されています。ディテクタのBNCコネクタは直接アダプタのBNC端子に取り付けられるため、BNCケーブルは不要でした。BNCケーブルの遮蔽性能は低く、それを使用したときにはディテクタからの信号にEMI源からのノイズが混入する場合があります。内側の金属ボックスは外側の金属ボックス内に配置されていますが、この外側のボックスにはTriax-Triaxフィードスルーが付いています。ディテクタの信号が通る内側と外側のボックスのフィードスルー間にはTriaxケーブルで接続しました。 外側のボックスのTriax-Triaxフィードスルー端子とアンメータKeithly6487の接続にも、Triaxケーブルを用いました。外側の金属ボックスは内側のボックスへのEMIを遮断し、Triaxケーブルはディテクタ信号へのEMIを遮断しています。2つのボックスにそれぞれ蓋をした後、ボックスセット一式をESPEC温度チャンバESX-3CW内に設置しました。アンメータはチャンバの外に設置しました。 サーミスタと温度ロガーTSP01間の電気的接続にはBNCケーブルを使用し、BNC-BNCバルクヘッドフィードスルーで入れ子式ボックスの外へ信号を取り出し、カスタム仕様のBNC-フォノジャックケーブルを使用して温度ロガーに接続しました。 実験結果 図2のデータからは、暗電流はInGaAsディテクタが最小でGeディテクタが最大であり、かつGeディテクタは5桁ほど大きいことがわかります。どのフォトダイオードも、予測した通り温度が上昇すると暗電流も増加しています。グラフのひし形の点は25 °Cでの各ディテクタの暗電流の仕様値です。これらの点は25 °Cでの暗電流の最大値を示しています。各ダイオードは25 °Cではこの値、もしくはそれよりも小さい値でなければなりませんが、25 °Cよりも高い温度ではディテクタDET50Bのようにこの仕様値よりも大きくなる場合があります。 実験結果についての制限事項 |
| 暗電流の逆バイアス電圧特性 |
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3つの代表的な筐体付きディテクタ(SiディテクタDET100A、GeディテクタDET50B(旧製品)、InGaAsディテクタDET10C)の温度を24 °Cに保ち、逆バイアス電圧を0～10 Vで変化させて暗電流を測定しました。逆バイアス電圧の供給にはバッテリ、もしくはパワーアダプタDET1Bのような外部電源を使用することができます。下の測定はバッテリの消耗に伴う供給電圧の低下とともに、暗電流がどのように変化するかを示す目的で行われました。  Click to Enlarge 図1: カバーを外し、DET10Cを設置した入れ子式金属ボックスの試験冶具。 どちらの箱も内側は黒色の断熱材で覆われています。 A: 外側のアルミニウム製ボックス、B:内側のアルミニウム製ボックス、C:サーミスタ、D: DET10C、E:電源DET1Bのパワーアダプタ、F:DET1B用BNC-BNCフィードスルー、 G:ディテクタの信号用BNC-Triaxフィードスルー、H:サーミスタ用BNC-BNCフィードスルー。 実験のセットアップ ディテクタは2つの入れ子式アルミニウム製ボックスで囲っています(図1はカバーを外した状態です)。1つのボックスのみでフォトダイオードを遮光することはできますが、実験ではEMIノイズを遮断するためにその外側にもボックスを使用しています。ディテクタは内側のボックスに入れ、BNCとBNC-Traixアダプターフィードスルーを使用して電気的に接続しました。 ディテクタからの測定信号はBNC-Traixアダプターフィードスルーを通ります。ディテクタのBNCコネクタは直接アダプタのBNC端子に取り付けられるため、BNCケーブルは不要でした。BNCケーブルの遮蔽性能は低く、それを使用したときにはディテクタからの信号にEMI源からのノイズが混入する場合があります。内側の金属ボックスは外側の金属ボックス内に配置されていますが、この外側のボックスにはTriax-Triaxフィードスルーが付いています。ディテクタの信号が通る内側と外側のボックスのフィードスルー間にはTriaxケーブルを使用しました。外側のボックスのTriax-Triaxフィードスルー端子とアンメータKeithly6487の接続にも、Triaxケーブルを用いました。外側の金属ボックスは内側のボックスへのEMIを遮断し、Triaxケーブルはディテクタ信号へのEMIを遮断しています。2つのボックスにそれぞれ蓋をした後、ボックスセット一式をESPEC温度チャンバESX-3CW内に設置しました。アンメータはチャンバの外に設置しました。 逆バイアス電圧は、DET1Bを使用してBNCフィードスルーを通じて供給しました。DET1Bは電源とDETシリーズディテクタのバッテリーポートに挿入するよう設計されたパワーアダプタから構成されています。パワーアダプタをディテクタに挿入し、もう一方のアダプタ端を内側ボックスの壁にはめられたBNCフィードスルーに接続しました。外側ボックスの外部までの電気的接続にはBNCケーブルともう1つのフィードスルーを使用し、Keithley 6487の電圧出力端子に接続しました。Keithley 6487をPCに接続することで、逆バイアス電圧を制御しながら同時に暗電流を測定することが可能でした。 暗電流は温度に大きく依存するため、実験中はサーミスタを使用して各フォトダイオードの温度を継続的にモニタしました。サーミスタはTO can型パッケージの外面に接触させ、熱伝導テープで固定しました。サーミスタを付けたため、ダイオードへの光を遮断するのにディテクタのキャップを使用することはできませんでした。サーミスタと温度ロガーTSP01間の電気的接続にはBNCケーブルを使用し、BNC-BNCバルクヘッドフィードスルーで入れ子式ボックスの外へ信号を取り出し、カスタム仕様のBNC-フォノジャックケーブルを使用して温度ロガーに接続しました。 実験結果 SiディテクタDET100Aには電圧レギュレータは内蔵されていませんが、GeディテクタDET50BとInGaAsディテクタDET10Cには内蔵されています。ディテクタ内蔵の電圧レギュレータは、フォトダイオードに印加される逆バイアス電圧を一定に保つ役割を果たします。 一般に、電圧レギュレータは安定な電圧レベルを自動的に維持するために、様々な用途で使用されています。その入力電圧が所定の範囲内であれば、出力電圧レベルはほぼ一定になるように制御されます。しかし入力電圧が、電圧レギュレータが正常に機能する電圧範囲の下限を下回ると、レギュレータは出力電圧を制御できなくなります。入力電圧がさらに下がり続けると出力電圧も下がり、ある閾値まで下がるとレギュレータは全く機能しなくなります。このオフ状態では、出力電圧は無視できるレベルになります。GeディテクタDET50BとInGaAsディテクタDET10Cの場合、電圧レギュレータの出力電圧がフォトダイオードの逆バイアスに使用されます。 SiディテクタDET100Aには電圧レギュレータが内蔵されていないため、測定された暗電流は図2のグラフの通り、Keithley 6487が供給する電圧の増加とともに増加し続けます。DET100Aで測定された暗電流は、0.5 Vの逆バイアス電圧までは指数関数的に増え、逆バイアス電圧が約0.5 V～10 Vの間は直線的に増加します。 新しいバッテリでは10 V以上の電圧が供給されます。 この閾値までの電圧は電圧レギュレータのオフ状態に相当します。電圧が閾値を超えると、Keithley 6487の供給する電圧が5.5 Vに達するまで、ディテクタの暗電流は増加します。供給電圧が5.5 V～10 Vの間では、電圧レギュレータがフォトダイオードに供給する逆バイアス電圧を一定に維持するため、この範囲における暗電流はおおよそ一定しています。 新しいバッテリでは10 V以上の電圧が供給されるため、電圧レギュレータはほぼバッテリの寿命が続く間、暗電流をほぼ一定に保つとともに、一般的にフォトダイオードに過剰な逆バイアス電圧がかからないよう保護する効果もあります。  Click to Enlarge 図2: Siベースのパッケージ付きフォトダイオードDET100A(電圧レギュレータ無し)で測定された暗電流データをKeithley 6487から供給された電圧の関数としてグラフ化しています。  Click to Enlarge 図3: Geベースのパッケージ付きフォトダイオードDET50B(電圧レギュレータ内蔵)で測定された暗電流データをKeithley 6487から供給された電圧の関数としてグラフ化しています。  Click to Enlarge 図4: InGaAsベースのパッケージ付きフォトダイオードDET10C(電圧レギュレータ内蔵)で測定された暗電流データをKeithley 6487から供給された電圧の関数としてグラフ化しています。 実験結果についての制限事項 |
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user
(posted 2018-04-12 14:01:22.587) Hello,
at what photocurrents do the detectors go into saturation? I was searching for graphs but didn't find any.
I am specially looking at the DET10A2 and the Det36A2.
Kind regards
Michael YLohia
(posted 2018-04-19 04:17:36.0) Hello Michael, thank you for contacting Thorlabs. The saturation threshold of a detector depends on many factors such as diode temperature, load resistance value, beam profile and size, modulation characteristics, wavelength, bias voltage, etc. For more details regarding this, please see our "Lab Fact" on photodiode saturation limits here: https://www.thorlabs.com/images/TabImages/Photodetector_Lab.pdf. We spec a max output current of 10mA for these detectors. There is a resistor in series as a part of an RC filter, thus the 10mA can only be achieved with a pulsed/modulated input (typically <35us pulse width); the saturation current for a CW signal will be lower. Assuming a 50 Ohm load resistance with input at peak responsivity, the theoretical estimates for CW saturation power are ~11mW and ~8mW for DET10A2 and DET36A2, respectively. wenzel.jakob
(posted 2018-04-09 14:51:01.517) I'm curious about the difference between DET100A2 and the DET100A/M that it replaces. YLohia
(posted 2018-04-17 02:28:37.0) Response from Yashasvi at Thorlabs USA: Hello, thank you for contacting Thorlabs. The DET100A2 features both 8-32 and M4 (imperial and metric) tapped mounting holes, while the DET100A/M featured only M4 (metric) tapped hole. Other differences include a redesigned housing and the following performance specifications: the wavelength range changed from 350-1100 nm to 320-1100 nm, peak wavelength from 970 nm to 960 nm, NEP from 2.07 x 10-13 W/√Hz to 2.4 x 10-14 W/√Hz, dark current from 100 nA to 0.9 nA, and an output voltage of 0-10 V is now an output current of 0-10 mA. The circuit design of the two is the same, however the board itself was changed to accommodate the new housing. The change in these specs is largely due to more rigorous testing on our end, as opposed to the calculated values that we had before. I will reach out to you directly with more information about these differences. yisun7
(posted 2018-02-27 16:18:49.337) The ouput voltage DET10C detector is not linear to the measured power of the same laser beam. Is it normal? tfrisch
(posted 2018-02-28 11:46:41.0) Hello, thank you for contacting Thorlabs. The output current should be linear with respect to the input power under normal operating conditions. If it is not linear, there are a few things to check. First, is the detector terminated to a 50 ohm load? Terminating to a high impedance load will greatly reduce the linear response range and the detector will saturate at lower powers. Second, is the bias working properly? It could be that the battery is dead or it is not making good contact with the spring in the cap. The switch should also be set to 1 rather than 0. Lastly, the photodiode could be saturating. Assuming the bias and load are standard, the output current will be roughly linear with the input power from 0mA output up to a several mA output. The corresponding inputs can be calculated based on the responsivity at your operating wavelength. I will reach out to you directly to discuss this. shivaprasad
(posted 2018-01-02 00:45:52.4) For DET10A, do you have data on how the 3db cutoff frequency decreases with load resistance? (for instance, the bandwidth is 380 MHz for 50 ohm load, what would it be for 500 ohm etc.; an initial guess is it scales linearly?)
Thank you
Shiva tfrisch
(posted 2018-01-02 04:42:22.0) Hello. Thank you for contacting Thorlabs. Yes, a photodiode with a load resistor can be modeled as an RC circuit, so the time constant will increase proportionally to the load resistance. sxogus123
(posted 2017-08-07 16:25:17.857) I am a student studying in Korea.
There is no voltage in the resistor when a resistor is connected in series to the output of DET100A / M. I do not know why this is.
I would like to ask if there is any way to use the circuit using the output of the DET100A / M.
What I want to do is to connect the output of the DET100A / M to the circuit to get an output of 0 to 5V.
I did not think it would be possible to use the voltage distribution law.
Voltage distribution law was used to reduce 0 ~ 10V output proportionally from 0 ~ 5V.
However, when I connected the output of the DET100A / M to the resistor, I found that the voltage was not transmitted.
In my opinion, when connecting two of the same resistors at 10V output, I think 5V should be applied to one resistor, but the desired value does not actually come out.
I would like to ask if there is any way to use the voltage of the DET100A / M output. user
(posted 2017-05-15 10:39:10.12) What is the threshold of destruction of the photodiode? (DET10A) tfrisch
(posted 2017-05-18 08:23:58.0) Hello, thank you for contacting Thorlabs. The damage threshold is not specified because the detector will have a non-linear or saturated response before it is damaged. Please contact TechSupport@Thorlabs.com to discuss further. lars.heinen
(posted 2017-02-23 04:11:42.91) Our DET10N/M PD only has an output voltage of a few mV in saturation with a 50 Ohm RLoad, which is correct according to the responstivity diagram. But the data sheet says it should have an output voltage level of 0-5V with a 50 Ohm RLoad. How is this discrepancy possible?
Also using an amplifier with a factor of 20 the rise time of the photodiode is about 10µs with a 50 Ohm RLoad. tfrisch
(posted 2017-03-03 08:02:27.0) Hello, thank you for contacting Thorlabs. The 0-5V note comes from on older CE standard and corresponds not to the photodiode signal, but the bias battery test mode. Newer versions of the housing are expected to clarify this engraving. As for the rise time, I will reach out to you directly about the specs of your amplifier and your measurement method. ati5770gd5
(posted 2016-12-28 17:13:27.683) This wide range PD works pretty nice in my optical system, especially for us~ns measurement within NIR region, both the sensitivity and response time are so good!
However, i would like to know if i can modulate the Bias voltage (ex: Sine wave input Bias or DC+Sine wave) to achieve the modulation of gain so that i could perform some frequency domain lifetime measurements. tfrisch
(posted 2016-12-30 02:16:37.0) Hello, thank you for contacting Thorlabs. The DET50B/M has a built in bias battery which cannot be varied, but the photodiode is available as a bare diode under the part number FDG50. You can build that into your own setup with a variable bias if needed. I will reach out to you directly as well. kurzn
(posted 2016-12-08 16:04:53.733) Hello,
What is the damage threshold for the PD DET10N/M?
Regards, tfrisch
(posted 2016-12-14 01:49:34.0) Hello, thank you for contacting Thorlabs. While we don't have any damage testing on DET10N/M, the detector we have a non linear, and then saturated response before it is damaged. I will reach out to you directly to discuss this further. cesnike10
(posted 2016-07-22 04:13:16.827) greetings, I am using a photodetector det36a, I record the variations of a tungsteno lamp in a arduino card could suggest a suitable configuration of connections on a port analogous to avoid saturation? user
(posted 2016-06-05 19:24:42.95) Can you tell me how is the resolution of DET36A? I have a 1mW HeNe laser source and want to observe power variation under 0.01mW. besembeson
(posted 2016-06-08 12:35:46.0) Response from Bweh at Thorlabs USA: 0.01mW is well within the resolution capability of the detector. You can estimate this from the detector NEP and your measurement bandwidth. chanjael
(posted 2016-02-16 10:30:43.48) Dear
I have used your photo detector DET10A/M to analyze time resolved electroluminance of OLED(organic light emitting diode).
DET10A/M is connected to oscilloscope with BNC cable and detected the light from OLED applied voltage pulse, 8msec, duty 50%.
Generally, rising and falling time of OLED is known to ~10 usec order. But in my system, rising and falling time is detected in the range of 80~300 usec.
I want to know this reason.
if you send e-mail address,I will send e-mail about my system and results.
Please replay to this reason and I will happy to recommend system.
Thank you besembeson
(posted 2016-03-03 01:14:46.0) Response from Bweh at Thorlabs USA: I will contact you to further discuss this. acook
(posted 2015-12-17 10:17:50.847) Do you have data showing the response of the DET10C and DET10N detectors to a fast step (not pulse) rise or decay? This is needed to evaluate these detectors for secondary response (can be from defects or device architecture), that is how much of the response occurs in the quoted rise time, and how much occurs with a slower response time?
If we purchase one or both of these detectors to do our own test, can we return them if we don't like the secondary response? besembeson
(posted 2015-12-21 05:05:40.0) Response from Bweh at Thorlabs USA: We typically use fast rise times in our tests to validate the bandwidth of the detector but that data is not something we keep for each detector once it meets our specifications. I will contact you regarding details of your application and such tests. adrimshaw
(posted 2015-11-11 10:30:35.257) Is the Det 36A a p-n or p-i-n photodiode? jlow
(posted 2015-11-12 05:00:46.0) Response from Jeremy at Thorlabs: It's PIN type. rbjaculbia
(posted 2015-05-20 03:46:44.56) I believe this is a very elementary question but I just want to clarify something. We want to connect the DET10A to an SR510 lock-in amplifier. Do we still need to add a terminating resistor? Thanks! jlow
(posted 2015-05-21 09:09:23.0) Response from Jeremy at Thorlabs: Reading through the manual for the SR510, you can use the input on the SR510 labeled "I" for current signal without a terminating resistance. aklossek
(posted 2014-12-04 09:14:20.603) Dear ladies and gentlemen,
I have your DET10A detector. In the delivered manual it is written that the NEP is 1.9E-14. That is also written in the catalog. But on your website it is written 1.9E-13.
Please Tell me what is correct?
Best regards
André Klossek myanakas
(posted 2014-12-05 02:36:01.0) Response from Mike at Thorlabs: Thank you for your feedback. The correct value is 1.2 x10^-13. This value is given on the website and in the linked manual. The NEP specification for the DET10A detector was updated in July 2013, so the manual you currently have may be outdated. To download the updated manual click on the red docs icon next to the item number on the webpage. tianzhushang
(posted 2014-10-13 10:55:38.26) Can you tell me the gain of the DET10A/M? jlow
(posted 2014-10-13 08:59:57.0) Response from Jeremy at Thorlabs: The DET series detector do not have an amplifier in the package. The amplified version of the DET10A/M is the PDA10A-EC (http://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=3257). jmiles02
(posted 2014-10-07 18:11:05.6) I'm using a 100fs, 267nm 1kHz laser and need to monitor the output. I've directed the beam at the DET10A and I am getting an average signal of a few 10's of mV's per second. Looking further I've acquired the signal per laser pulse but it seems to oscillate quite significantly. This leads me to believe it could be something to do with the response time? Is this device suitable for such an application? jlow
(posted 2014-10-08 04:06:30.0) Response from Jeremy at Thorlabs: The detector has a rise time of around 1ns with 50Ohm load so it is definitely not fast enough to characterize your pulse fully. Typically the peak power of a femtosecond laser is also quite high so there could be non-linear response from the DET10A. I will contact you directly to discuss about your application and suggest something suitable. jp
(posted 2014-09-14 15:32:05.983) Hi, this is Junsong Peng from Royal Institute of Technology, Sweden.Could you give me some details about "DET 300"? such as the rise time and wavelength window. I can not find the datasheet elsewhere. Thank you very much. PS:I found that it can detect wavelength around 1900 nm. jlow
(posted 2014-09-18 10:43:40.0) Response from Jeremy at Thorlabs: The DET300 is an old product we used to sell. I will find the datasheet and send it to you. harishkn23
(posted 2014-08-06 03:20:55.467) I need one clarification, what is the p-i-n material used in this photodetector and thickness of those materials?. what is the thickness of SiO2 layer in DET10A photodetector? jlow
(posted 2014-08-06 08:31:42.0) Response from Jeremy at Thorlabs: We are not able to provide these since they are proprietary information. thomas.weber
(posted 2014-05-26 04:33:46.653) We connected the DET36A/M via 50 Ohm terminated BNC cable to an oscilloscope (1 MOhm load) and it works how it should. By changing the osci with an AD converter (100 MOhm load) signal logging is not possible, i.e.: low amount of incident light rises signal up to ~10V until we bypass SGN/GND with 1 MOhm resistor. Is there an easy way of changing our setup to get the DET working an ADC? cdaly
(posted 2014-05-29 03:52:56.0) Response from Chris at Thorlabs: We'll need to know a bit more about the converter you are using. It'll depend on the voltage range it can accept, assuming of course it accepts a voltage. I'd say you either need to choose an appropriate terminating resistance to limit the voltage or use a transformer. We'll contact you directly to discuss this further. sunil.walia1
(posted 2014-05-06 15:59:14.04) We have some thorlab made silicon photodectors. I want to know the noise level while connected to the oscilloscope. Our photodector is giving the noise of 5-6%. Is this noise is in expected range or the photodector is gone bad. jlow
(posted 2014-05-08 04:20:49.0) Response from Jeremy at Thorlabs: The noise level should typically be very small and it is dependent on your measurement bandwidth. You can estimate the noise level to expect using the NEP, the peak responsivity of the specific sensor you have, and your measurement bandwidth. I will contact you directly to provide more details and discuss about your setup/results. gkatsop
(posted 2014-03-13 10:42:45.42) Hi. Been trying to understand what to expect.
I seem to saturate my DET20C photodiode at the 100 mV level on a 50 Ohm resistor and for a laser wavelength of 1315 nm, where responsivity is about 0.9 A/W.
These numbers give me a photocurrent of ~2 mA or an incident light power of ~2.2 mW, which I find to be very small.
Bias voltage for the DET20C is 1.8 V. This would enable it to go up to 40 mW of light power, if of course it could supply the corresponding output current. I would at least expect to be able to go up to ~5mW if the max output current was a normal 5mA or so, but this number (max output current) is omitted from the specs.
So, what gives? is the max output current 2 mA or what?
Best regards. jlow
(posted 2014-03-13 02:54:17.0) Response from Jeremy at Thorlabs: Typically these detectors start to saturate around a few mW of power at the peak wavelength and they are generally used with low power level (typically 2mW or less) to be in the linear regime. To increase the upper power limit, you can put an ND filter in front to cut down on your incident light to a more appropriate level. I will contact you directly to discuss about this further. user
(posted 2013-12-03 14:11:52.3) How do I connect DET10A/DET100A to an external amplifier? Tutorial (Manual p.10-11) Figs 2 & 3 are unclear, because the bias mode (anode/cathode) is different.
(1) Photovoltaic: Should I just connect DET signal to Amp GND, and DET GND to Amp Signal?
(2) Photoconductive: Should I just connect as above, with the DET bias switch turned on? Or do I need an external V- supply? How do I connect them (DET, Amp, V-) in that case?
Thanks. jlow
(posted 2013-12-06 04:57:01.0) Response from Jeremy at Thorlabs: The DET10A already has an internal battery to reverse bias this so you will be operating in the photoconductive mode. Since you did not leave your contact info, can you contact your local office (sales@thorlabs.jp) about this please? We also have the PDA10A (http://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=3257&pn=PDA10A) which already has a transimpedance amplifier in the package. mchen
(posted 2013-11-19 10:47:46.437) Does the maximal output signal of this biased Si detector really 10V as shown in the datasheet? Does the signal preamplified?
What is the measurement range of the light power? jlow
(posted 2013-11-21 10:48:56.0) Response from Jeremy at Thorlabs: If you connect the Si DET detectors to a high impedance load (e.g. 1MOhm), the maximum voltage that you will get is around 10V. However, this signal is not useful. Typically this is used with a 50Ohm or 100Ohm load resistor, in which case the voltage you would measure across the load would be on the order of tens of mV. There's no amplifier in the DET package. If you require the output to be amplified to a few volts, we offer the PDA packages which include a transimpedance amplifier in the package. You can find these at http://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=3257 d.albach
(posted 2013-08-20 09:16:35.527) We are interested in the product DET1A, but we would need a different connector (SMB male installed inside the battery replacement)instead of the phono jack. Would this be possible and what would be the pricing? cdaly
(posted 2013-08-22 16:00:00.0) Response from Chris at Thorlabs: Thank you for your feedback. To mount the SMB on the housing would require a change in the mount itself as well as possibly other unforeseen mechanical interference. This is likely something we cannot offer as a custom, unless possibly for large quantities. I will contact you directly to discuss this further. user
(posted 2013-08-06 12:17:09.567) Using DET36A/M applyed to it a DC in the BMC output accidentaly. Is it fatal for the detector? pbui
(posted 2013-08-07 17:43:00.0) Response from Phong at Thorlabs: The DET36A/M may or may not have been damaged. This would depend on the voltage that you provided to the detector as well as the duration. If you are unsure if your device is still functional, please contact techsupport@thorlabs.com to troubleshoot your device. koreancarsg
(posted 2013-03-27 03:11:36.933) Hi,
May i know what is the photo diode sensor used in the photodetector DET36A?
As we would like to know it's p/n and its specifications of it.
Thank you jlow
(posted 2013-03-27 09:39:00.0) Response from Jeremy at Thorlabs:The photodiode used in the DET36A is the FDS100. You can find it at http://www.thorlabs.com/NewGroupPage9.cfm?ObjectGroup_ID=285&pn=FDS100. cdaly
(posted 2012-12-12 23:47:00.0) Response from Chris at Thorlabs to kudayakumar85: This will depend on the wavelength used, but you can find this by dividing the max current output of the photodiode (5mA) by the responsivity at your given wavelength. For example, at the peek wavelength(~725nm) this value is around 0.44 A/W, so 5mA/(0.44 A/W)=11mW. cdaly
(posted 2012-12-12 23:37:00.0) Response from Chris at Thorlabs to koreancarsg: The output is going to be a current corresponding to the incident power on the active area of the detector at a given wavelength. This output current can be used to calculate the power of the signal by using the responsivity curve provided on this webpage for the photodetector. kudayakumar85
(posted 2012-12-12 00:11:55.973) hi
i would like to know the maximum power or saturation limit (in Watt) of DET10A detector. whether it is suitable to measure pulsed laser?.
Thank you
Regards
udayakumar koreancarsg
(posted 2012-12-11 22:53:38.957) is output of DET36A/M TTL signal? millere
(posted 2012-11-27 18:54:59.907) I've plugged the DET10A directly into an oscilloscope set at 50 Ohm coupling. Is it neccessary to install a separate 50 Ohm termination T4119 between detector and scope? jlow
(posted 2012-10-24 13:32:00.0) Response from Jeremy at Thorlabs: The GaP material should be totally transparent at 800nm. marco.cammarata
(posted 2012-10-19 05:38:29.7) Hi,
I'm looking for a photodetector with minimal sensitivity at 800nm to use for cross-correlation of two fs laser pulses as described here: Optics Express 22, pag 1344, 1997.
Since I want to measure only the two photon absorption, there should be minimal (if not zero) absorption for the fundamental.
Do you have any value ?
thanks
marco jlow
(posted 2012-08-02 15:02:00.0) Response from Jeremy at Thorlabs: Thank you for your feedback. The data sheet (REV D 7/12/2012) should have the correct title now. user
(posted 2012-07-30 12:01:49.0) Data sheet, REV C 11/8/2011, I received with DET10A Si Photodiode, and same on the web at
http://www.thorlabs.com/thorcat/13000/DET10A-SpecSheet.pdf
have a wrong (I think) title:
DET10A Operating Manual – High Speed GaP Detector
In the old version, REV A 1/11/2006, it was really Silicon. tcohen
(posted 2012-03-30 12:19:00.0) Response from Tim at Thorlabs: Thank you for your feedback! The operating wavelength and power level incident on the surface of the detector will both be parameters to consider when looking at the lifetime. I have contacted you to get more information on your intended working conditions for this product. tcohen
(posted 2012-03-22 14:10:00.0) Response from Tim at Thorlabs: Thank you for your feedback. The DET10C does in fact use the FGA10 photodiode. frank
(posted 2012-03-22 13:35:03.0) Is the photodiode in the DET10C the same as the unmounted photodiode model FGA10? max.schiller
(posted 2012-03-22 09:16:54.0) Dear sirs,
I'm interesting in Det36A and DET10C for use in an automated laser system for a feed-back. The planned usage of the system is around 5000 hours regullary withing 15 years. How do sensitivity and linearity of these detektors change with time?
Regards,
Max tcohen
(posted 2012-03-07 12:05:00.0) Response from Tim at Thorlabs: Thank you for your feedback on the DET1A. We are able to provide the power adapter separately. I have contacted you directly with more information. benjamin.deissler
(posted 2012-03-07 09:00:35.0) Is it possible to still order the DET1A power adapter separately from the power supply? This would be very useful for us since we have our own power source which connects to the photodiodes. bdada
(posted 2011-12-29 11:44:00.0) Response from Buki at Thorlabs:
Thank you for your feedback. We have some alignment discs that may be suitable for your application. Some of them are SM1 threaded and can be threded right onto the detector to aid in alignment. We also have fluorescent alignment discs. Please use the link below to view these discs and contact TechSupport@thorlabs.com if you have any questions.
http://www.thorlabs.de/NewGroupPage9.cfm?ObjectGroup_ID=3201 user
(posted 2011-12-29 15:56:01.0) Having crosshairs on the outer surface of the detector that mark the center of the sensor would also aid in the alignment. When using an IR Card these crosshairs would be even more useful as it would allow the me get the detector centered faster. user
(posted 2011-12-22 17:44:52.0) The sensor is set back from the outer face of the DET50B, it would be easier to align an IR beam to the detector if the sensor surface was closer to the surface of the housing. Adam
(posted 2010-04-26 15:01:09.0) A response from Adam at Thorlabs to Alon: I would like to get more information about the Xenon Source you are using. The detectors can handle powers up to 100mW, but would be saturated at typical power values of ~10mW. I would also like more information about the pulse length of your Xenon Lamp. The DET36A/M can measure pulses down to 14ns. Once I have more information about your light source and application I can determine whether this product is suitable. alon_sh2
(posted 2010-04-24 10:51:03.0) Dear sir,
I use the DET36A/M to measure Puls Xenon light,
With these detector I plan to measuere and control the light of pulse Xenon lamp, at 600nm to 800nm,
Is this detector is suitable for it? or another?
Like the DET10A,
What is the stability in % of the output signal?
At my project I have to control the light at less then 2%, and I plan to use this detector to sense the pulse Xenon light for the controller,
Thank you for your advise,
Best Regards
M. Shterzer, apalmentieri
(posted 2010-03-01 18:35:27.0) A response from Adam at Thorlabs to zwp511: The DET10A/M doesnt have a built in amplifier, but we do sell detector packages with integrated amplifiers. If you would like an amplified output, I would suggest using our amplified photodetects. Either the PDA10A or the PDA36A should work fine. The PDA10A is a fixed gain amplified photodetector, while the PDA36A is a switchable gain amplified photodector. Please note that as you increase the gain, you limit the speed of the detector. zwp511
(posted 2010-02-26 20:16:58.0) Excuse me. Is it possible the sighal which DET10A/M output can be amplified? Do you have these products? which model?Thank you. Laurie
(posted 2009-01-20 13:25:35.0) Response from Laurie at Thorlabs to lee: Thank you for your interest in our products. The LDS2 has a switchable line voltage so it will work with either 115 V or 230 V, 50/60 Hz voltage supplies. lee
(posted 2009-01-20 04:19:32.0) LDS2 is missing information on the AC input voltage rating. acable
(posted 2007-12-28 10:18:32.0) Please add the 50 Ohm terminator to this page.
It would be great to have the table that appears on the Specs tab added to the New vs Old tab with each of the Old designs being linked to the corresponding old pages. srubin
(posted 2007-10-01 21:24:12.0) One of the links in the related items leads to the search engine |
下表は、当社のフォトダイオードおよびフォトコンダクタなどフォトディテクタの一覧です。 同一の列に記載されている型番の検出素子は同じです。
| Item #a | Housing Features | Active Area | Wavelength Range | Rise / Fall Timeb,c,d | Bandwidthe | Noise-Equivalent Power (NEP) (Typ.) | Dark Currentf | Junction Capacitance | Bias Voltage | Responsivity Data (Click Here for Raw Data) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| DET25K2 |  | 4.8 mm2 (2.2 x 2.2 mm)g | 150 - 550 nm | 55 ns / 55 ns (Typ.) | 6.4 MHz | 1.3 x 10-14 W/Hz1/2 | 40 pA (Max) | 500 pF (Typ.) | 5.0 V |  |
| Item #a | Housing Features | Active Area | Wavelength Range | Rise Timeb,c,d | Bandwidth | Noise-Equivalent Power (NEP) (Typ.) | Dark Currente | Junction Capacitance | Bias Voltage | Responsivity Dataf (Click Here for Raw Data) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| DET10A2 |  | 0.8 mm2 (Ø1.0 mm)g | 200 - 1100 nmh | 1 ns (Typ.) | 350 MHzi | 5.0 x 10-14 W/Hz1/2 | 0.3 nA (Typ.) 2.5 nA (Max) | 6 pF (Typ.) | 10 V |  |
| DET100A2 |  | 75.4 mm2 (Ø9.8 mm) | 320 - 1100 nm | 35 nsj (Typ.) | 8 MHzk | 2.4 x 10-14 W/Hz1/2 | 0.9 nA (Typ.) 10 nA (Max) | 150 pF (Typ.) | 10 V | |
| DET36A2 |  | 13 mm2 (3.6 x 3.6 mm)g | 350 - 1100 nm | 14 nsj (Typ.) | 25 MHzk | 1.6 x 10-14 W/Hz1/2 | 0.35 nA (Typ.) 6.0 nA (Max) | 40 pF (Typ.) | 10 V |
| Item #a | Housing Features | Active Area | Wavelength Range | Rise Timeb,c | Bandwidthd | Noise-Equivalent Power (NEP) (Typ.) | Dark Currente | Junction Capacitance | Bias Voltage | Responsivity Data (Click Here for Raw Data) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| DET10N2 |  | 0.8 mm2 (Ø1.0 mm)f | 500 - 1700 nm | 5 nsg (Typ.) | 70 MHz | 2.0 x 10-14 W/Hz1/2 | 1.5 nA (Typ.) 10 nA (Max) | 50 pF (Typ.) | 5.0 V |  |
| DET20C | | 3.14 mm2 (Ø2.0 mm) | 800 - 1700 nm | 25 nsh (Typ.) | 14 MHz | 1.3 x 10-13 W/Hz1/2 | 55 nA (Typ.) 200 nA (Max) | 100 pF (Typ.) | 1.8 V | |
| DET10C | 0.8 mm2 (Ø1.0 mm) | 900 - 1700 nm | 10 nsg (Typ.) | 35 MHz | 2.5 x 10-14 W/Hz1/2 | 1 nA (Typ.) 25 nA (Max) | 80 pF (Typ.) | 5.0 V | ||
| DET05D2 |  | 0.2 mm2 (Ø0.5 mm)f | 900 - 2600 nm | 17 nsh (Typ.) | 20.6 MHz | 1.0 x 10-12 W/Hz1/2 | 2 µA (Typ.) 20 µA (Max) | 140 pF (Typ.) | 1.8 V | |
| DET10D2 |  | 0.8 mm2 (Ø1.0 mm)f | 900 - 2600 nm | 25 nsh (Typ.) | 14 MHz | 1.5 x 10-12 W/Hz1/2 | 5 µA (Typ.) 40 µA (Max) | 500 pF (Typ.) | 1.8 V |
| Item #a | Housing Features | Active Area | Wavelength Range | Rise Timeb,c | Bandwidthd | Noise-Equivalent Power (NEP) (Typ.) | Dark Currente | Junction Capacitance | Bias Voltage | Responsivity Data (Click Here for Raw Data) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| DET50B2 |  | 19.6 mm2 (Ø5.0 mm)f | 800 - 1800 nm | 455 nsg (Typ.) | 770 kHz | 4.0 x 10-12 W/Hz1/2 | 40 µA (Typ.) 80 µA (Max) | 4000 pF (Max) | 5.0 V |  |
| DET30B2 |  | 7.1 mm2 (Ø3.0 mm)f | 800 - 1800 nm | 650 nsh (Typ.) | 540 kHz | 2.6 x 10-12 W/Hz1/2 | 4.0 µA (Max) | 6 nF (Max) | 1.8 V |
ズーム
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バッテリーパックSBP12の分解図
- A23: 現在販売中のDETフォトディテクタ用
- SBP12: ファイバ入力ディテクタSV2-FCおよびSIR5-FC用(いずれも販売終了製品です)
- T505: ディテクタDET1-SIおよびDET2-SI用(いずれも販売終了製品です)
交換用アルカリ電池A23およびT505
A23は当社が現在販売しているDETフォトディテクタの交換用アルカリ電池です。一方、T505は現在販売を中止しているDETフォトディテクタ用です。 バッテリ寿命が問題となる用途向けには、ACアダプタもご用意しています。詳細は下記をご参照ください。バッテリの期待寿命につきましては、上の「電池寿命」タブをご参照ください。
バッテリーパックSBP12
SBP12は、ファイバ入力フォトディテクタSV2-FCおよびSIR5-FC用の12 V交換用アルカリバッテリーパックです。このバッテリーパックは、元々使用されている20 Vのバッテリ(型番SBP20/既に販売終了)の代替製品です。当社の試験によると、12 Vバイアスバッテリは20 Vバイアスバッテリと同等の性能を有し、ディテクタの仕様範囲内にも収まっています。
右の写真のとおり、新設計のSBP12の筐体にはA23が内蔵されています。2013年10月以降にSV2-FCまたはSIR5-FCをご購入の場合、もしくはSBP12をご購入の場合は、この筐体をすでにお持ちですので、その場合は、A23だけをご購入ください。
2013年9月以前にSV2-FCまたはSIR5-FCをご購入の場合は、2つのピンを折り曲げてバッテリーパックSBP12を電気的に接続させる必要があります。この手順はこの製品の仕様書をご参照ください。仕様書はこちらからダウンロードいただけます。
ズーム電源アダプタDET1Bの取付け方法
- DET1A: DETシリーズディテクタ用の電源アダプタ
- LDS9: AC電源
- DET1B: DET1AとLDS9のセット
DET1Aは、当社のDETシリーズのディテクタ用電源アダプタです。DET1Aには2.5 mmモノラルジャックが付いており、バッテリA23とバッテリーキャップに代えて、電源LDS9(別売り)をディテクタに接続して直接駆動することができます。
LDS9は9 Vの安定化電源で、リップル電圧は10 mV RMS未満です。この電源には、短絡とオーバーロードに対する保護用の電流リミット機能、LED表示付きのOn/Offスイッチ、AC入力電圧の切り替えスイッチ(100/230 VAC)が付いています。
電源セットDET1BはDET1AとLDS9のセットで、当社のDETシリーズのディテクタのバッテリの代わりにご使用可能です。ディテクタのバッテリーキャップとバッテリを付属のアダプタDET1Aと交換し、電源LDS9の2.5 mmモノラルプラグをアダプタに接続するだけでお使いいただけます。ご使用方法は、上の動画でもご覧になれます。
なお、電源LDS9で供給されるバイアス電圧は、ディテクタに標準装備のA23バッテリで供給される12 Vよりも低くなりますのでご注意ください。ノイズを最小に抑えるために、当社のフォトディテクタには電圧レギュレータが内蔵されていますが、これは入力電圧が最終的にディテクタに印加されるバイアス電圧より高いことを想定しています。そのため、最良の性能を得るには、ディテクタが必要とするバイアス電圧よりも高いバイアス電圧を供給できる場合にのみこの電源を使用することをお勧めします。供給する電圧が必要とする電圧よりも低いと、ディテクタの帯域幅が狭くなります。
こちらのSM1内ネジ付きアダプタをお使いいただくと、フォトダイオードパワーセンサ、サーマルパワーセンサ、フォトディテクタをはじめとした当社の全てのSM1外ネジ付き部品とコネクタ付きファイバを接続させることができます。アダプタは、このページでご紹介しているフォトディテクタの筐体に対応しています。
| Item # | S120-SMA | S120-ST | S120-SC | S120-LC |
|---|---|---|---|---|
| Click Image to Enlarge |  |  |  |  |
| Fiber Connector Typea | SMA | ST | SC | LC |
| Thread | Internal SM1 (1.035"-40) | |||
- SM1外ネジ付きディスク型アダプタ。FC/PC、FC/APC、SMA、ST/PCレセプタクル付き
- SM1レンズチューブとの組合せで遮光可能
- 当社の多くの30 mmケージプレートならびにフォトディテクタに対応
各ディスクには4つの凹み(前面に2つと背面に2つ)があるので、どちらの面からもスパナレンチSPW909またはSPW801を用いて締め付け可能です。このアダプタをSM1レンズチューブと遮光用途でお使いいただけるように、窪みはディスクを貫通していません。アダプタをご希望の位置に取り付けた後、固定リングSM1RRで位置固定します。
| Item # | SM1FC | SM1FCAa | SM1SMA | SM1ST |
|---|---|---|---|---|
| Adapter Image (Click the Image to Enlarge) |  |  |  |  |
| Connector Type | FC/PC | FC/APC | SMA | ST/PC |
| Threading | External SM1 (1.035"-40) | |||
 バイアスディテクタ |
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