InAsSb増幅ディテクター、自由空間光用　

Broadband Wavelength Sensitivity: 2.7 - 5.3 µm
Monitor CW or Fast Pulsed Lasers
Fixed Transimpedance Gain
Integrate with Cage or Lens Tube Systems

PDA07P2

Fixed Gain
9 MHz Small Signal Bandwidth

Application Idea

PDA07P2 with Ø1" Lens Tube Attached to a 30 mm Cage System

Please Wait

概要
筐体の特長
取付けオプション
ピン配列
フォトダイオードチュートリアル
パルスに関する計算
フォトディテクタ一覧
Feedback

MIR Detector Selection Guide^a
Item # (Detector)	Detector Type	Wavelength Range	Maximum Bandwidth	Thermoelectric Cooler
PDA10DT (InGaAs)	Photodiode	0.9 - 2.57 µm	1,000 kHz	Yes
PDA10D2 (InGaAs)	Photodiode	0.9 - 2.6 µm	25,000 kHz	No
PDA10PT (InAsSb)	Photodiode	1.0 - 5.8 µm	1,600 kHz	Yes
PDA07P2 (InAsSb)	Photodiode	2.7 - 5.3 µm	9 MHz	No
PDAVJ8 (HgCdTe)	Photodiode	2.0 - 8.0 µm	100 MHz	No
PDAVJ10 (HgCdTe)	Photodiode	2.0 - 10.6 µm	100 MHz	No
PDAVJ5 (HgCdTe)	Photodiode	2.7 - 5.0 µm	1 MHz	No
PDA13L2 (LiTaO₃)	Pyroelectric	0.6 - 16 µm	10 kHz	No

当社のフォトディテクタのラインナップについては、「フォトディテクタ一覧」のタブをご覧ください。

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PDA07P2にはSM05内ネジとSM1外ネジが付いており、
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。

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PDA07P2の背面プレートには、周囲温度25 °Cにおけるディテクタの感度曲線が刻印されています。

特長

波長範囲:2.7～5.3 µm　
低ノイズ、広帯域のトランスインピーダンス増幅器付き
ピーク感度:4.5 mA/W(典型値)　
9 MHzの小信号帯域幅(DC結合)
M4タップ穴(#8-32も使用可)を使用してポストに取り付け可能(2方向)　
SM1外ネジとSM05内ネジ付き
ACアダプタ(リニア電源)と国内対応の電源ケーブルが付属

PDA07P2はInAsSb(インジウムヒ素アンチモン)ベースのトランスインピーダンス増幅フォトディテクタで、中赤外域、具体的には2.7 µm～5.3 µmに感度があります。このディテクタは、高インピーダンス負荷に対する利得が3 x 10⁵V/Aの固定利得型です。また、コンパクトな薄型のパッケージに納められており、スペースが制限された光路内で使用するのに適しています。PDA07P2の最大出力電圧は、高インピーダンス負荷(R_Load＞5 kΩ)の場合は10 V、50 Ω負荷の場合は5 Vです。信号はDC結合のBNCコネクタ経由で出力されます。当社では各種BNCケーブル(BNC-SMA、BNC-SMCなど)のほか、様々なBNC、SMA、SMCコネクタに対するアダプタををご用意しております。

こちらのディテクタはBNCコネクタの出力に50 Ωの負荷を持たせているため、、当社のパッシブ型ハイパスフィルタに接続して使用できます。このフィルタの入力インピーダンスは50 Ωで出力インピーダンスは高インピーダンスなので、ディテクタにこのフィルタを組み合わせると、例えばオシロスコープのような高インピーダンスの測定デバイスに直接取り付けることができます。従って、ハイパスフィルタとディテクタのほかに、高インピーダンス入力端子のあるオシロスコープがあれば測定ができます。高速オシロスコープを使用する場合、その多くの入力インピーダンスは50 Ωであるため、50 Ω終端器の使用はお勧めしておりません。合成された負荷は25 Ωとなり、出力電流が約135 mAとなってPDA07P2の出力ドライバが損傷する可能性があります。

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PDA07P2と付属電源

PDA07P2の筐体にはSM1外ネジとSM05内ネジが付いています。またM4と#8-32ネジの両方が使用可能なユニバーサル規格の取付け穴が2個付いており、ポストに対して垂直方向にも水平方向にも取り付けられます。またSM1内ネジ付きアダプタ SM1T1と固定リングSM1RRが付属しており、これらはSM1ネジ規格に対応するアクセサリや光学素子、あるいはケージアセンブリ用アクセサリなどを取付けるのに便利です。筐体のSM1ネジは、検出素子の前にØ25.4 mm(1インチ)の集光レンズやピンホールを取り付けるのにお使いいただけます。SM05内ネジは、外ネジ付きSM05レンズチューブとの接続にのみお使いいただけます(ファイバーアダプタなどの部品はSM05ネジに接続できません)。多くのSM1ネジ付きファイバーアダプタはこちらのディテクタに対応します。しかし、SM1内ネジ付きファイバーアダプタ S120-FC、S120- FC2ならびにS120-25は、フォトダイオードに当たってしまうため、対応しません。SM1外ネジ付きアダプタには付属のSM1内ネジ付きアダプタを取り付ける必要がありますが、SM1内ネジ付きアダプタは筐体に直接取付けられます。当社のSM1ネジアダプタについては下記をご参照ください。　

フォトディテクタの検出面が筐体の前面と同一平面上に来るように設計されているため、オプトメカニクスシステム内でのアライメントが容易です。ディテクタの検出部のエッジ部分では不均一性によって不要な静電容量や抵抗が発生し、フォトディテクタの時間応答特性が変化してしまう可能性があります。そのため、当社ではフォトディテクタの検出部の中央に光を入射することをお勧めいたします。ディテクタの詳細な図面は、下表内の「Housing Features」の欄をご覧ください。ディテクタの検出部に1 mW/cm²のパワー密度を超える連続光の入射はお勧めいたしません。

電源
この増幅フォトディテタクには±12 Vのリニア電源が付属します。別売りも可能です(下記参照)。電源は50～60 Hz、100/120/230 VAC(スイッチ切り替え)のAC入力に対応します。電源をコンセントまたはディテクタに接続する前に、電源とディテクタの電源スイッチが両方ともオフであることをご確認ください。本体のスイッチを入れたまま、電源に接続することはお勧めできません。

TEC付きInAsSbディテクタ
当社ではTEC付きInAsSbフォトディテクタ(型番PDA10PT-EC)をご用意しております。このディテクタには熱電冷却素子(TEC)が採用されており、サーミスタと組み合わせてフィードバックループを構成して検出素子の温度を-30 °Cに保ち、出力信号への熱の影響を最小限に留めます。InAsSbの特性は温度に依存し、その感度は温度の関数になります。従って、周囲温度が変化する環境で使用する場合は、PDA07P2ではなくPDA10PT-ECのご使用をお勧めいたします。PDA10PT-ECの詳細についてはこちらをご覧ください。　

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電源入力端子とDC結合のBNC端子は筐体上部に付いています。

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各ディテクタにはSM05内ネジとSM1外ネジが付いており、
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。

PDAシリーズの筐体の特長

当社のPDA07P2は、固定利得型の小型InAsSb増幅フォトディテクタです。筐体にはSM05内ネジとSM1外ネジが付いています。また、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。多くのSM1ネジ付きファイバーアダプタがこちらのディテクタに対応します。

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ケーブルを光路に対して上から、もしくは横から接続することが可能です。PDA07P2は、検出面が筐体の前面と同一平面上に来るように設計されているため、オプトメカニクスシステム内でのアライメントが容易です。また、M4および#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が2つ付いています(下表をご覧ください)。利便性のために、背面パネルにはフォトダイオードの感度曲線が刻印されています。取り付け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。

Housing Drawing (Click Icon for Details)	Mounting Taps	SM Thread Compatibility	Dimensions	Output Connector
	Two Universal Taps for 8-32 and M4	Internal SM05 (0.535"-40) External SM1 (1.035"-40)	1.96" x 0.89" x 2.79" (49.8 mm x 22.5 mm x 70.9 mm)	BNC (DC Coupled)

PDAおよびPDFシリーズの取付けについて

PDAシリーズの増幅型フォトディテクタの筐体は、当社のレンズチューブ、TRシリーズのポスト、ケージシステムの全製品と組み合わせて使用することができます。このように様々な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、取付け方法についての個別のご相談も承っています。


パッケージから取り出した状態のPDAシリーズのフォトディテクタ。	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PDAシリーズフォトディテクタ。DETシリーズのフォトディテクタも同じ構造で、取付けオプションも同じです。	フォトディテクタPDA36A2の前面の拡大写真。この写真ではアダプタSM1T1のSM1内ネジとフォトディテクタ筐体のSM05内ネジが見えます。

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

PDAシリーズの筐体はM4ネジ穴を使用してTRシリーズ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。一部のPDAシリーズの筐体には、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が付いています。


TRシリーズのポスト上に垂直方向に取り付けられたPDAシリーズのフォトディテクタ。この取付け方法では、出力用ケーブルと電源ケーブル(PDAシリーズ)は光学テーブルから垂直方向に離れる方向に配線されるので、すっきりとした光学系を構築できます。	TRシリーズポスト上に水平に取り付けられたPDA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。

レンズチューブシステム

PDAシリーズの筐体には、取外し可能なØ25 mm～Ø25.4 mm(Ø1インチ)光学素子用マウント(SM1T1)が付属します。これを用いると光学フィルタやレンズなどのØ25 mm～Ø25.4 mm(Ø1インチ)光学部品を、受光面の中心を通る垂直な軸に沿って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場合は、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を取付けてください。Ø12 mm～Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)光学素子を取り付ける場合は、同様にしてSM05シリーズのレンズチューブを取付けてください。いずれのレンズチューブも別売りです。

PDA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接続できる光ファイバーアダプタも提供しております。

Lens tube mounted amplified photodetector

集光レンズが組み込まれたØ25 mm～Ø25.4 mm(Ø1インチ)光学素子用スロット付きレンズチューブに取り付けられたPDAシリーズのフォトディテクタ。レンズチューブは、SM1ネジ付き30 mmケージプレート CP33(/M)を介して、30 mmケージシステムに装着されています。この構成では、光学調整や光信号のアライメントを簡単に行なうことができます。

ケージシステム

PDA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、PDA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CP33/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CP33/M内部にねじ込み、CP33/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PDAシリーズ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、ディテクタの向きはあまり変えられません。しかし、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。

PDAシリーズ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。これを使った構成では、SM1T1をディテクタに付けたままSM1T2をその中にねじ込みます。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CP33/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。

この写真は、SM1T1を取り外してケージプレートCP33(/M)に装着されたPDAシリーズのディテクタです。SM1T1の固定リングを使用して、ディテクタの方向をケージプレートに対して合わせています。

これらの2枚の写真は、水平に配置されたPDAシリーズのフォトディテクタです。上の写真は、ケージプレートCP33(/M)に直接結合されたディテクタです。下の写真は、ディテクタに付属するSM1T2の他にアダプタSM1T2を使用してケージプレートCP33(/M)に装着されたPDAシリーズディテクタです。

写真にはありませんが、PDA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、PDA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。

使用例

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用して、簡単に光学システムが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。各パーツの詳細は、リンク先のページをご参照ください。

Item #^a	Quantity	Description	Item #^a	Quantity	Description
KC1	1	Mirror Mount	CT1A	1	1/2" Travel Translator
BB1-E02	2	Broadband Dielectric Laser Mirrors	SM1D12	1	SM1 Threaded Lens Tube Iris
ER4	8	4" Cage Rods	SM1L30C	1	SM1 3" Slotted Lens Tube
ER6	4	6" Cage Rods	SM1V05	1	Ø1" Adjustable Length Lens Tube
CCM1-BS013	1	Cube-Mounted Beamsplitter	CP08FP	1	30 mm Cage Plate for FiberPorts
BA2	1	Post Base (not shown in picture)	PAF2-5A	1	FiberPort
TR2	1	Ø1/2" Post, 2" in Length	P1-460B-FC-2	1	Single Mode Fiber Patch Cable
PH2	1	Ø1/2" Post Holder	DET36A / PDA36A2	1	Biased / Amplified Photodiode Detector

上記はインチ規格のパーツ一覧です。ミリ規格の組み合わせについては当社までお問い合わせください。

BNCメス型出力、DC結合　
(フォトディテクタ)

0～5 V(50 Ω)　
0～10 V (High Z)　
最大電流100 mA　

PDAオス型(電源ケーブル)

PDAメス型(フォトディテクタ)

Pinout for PDA Power Connector

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、高い量子効率を達成し、様々な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、基本的な部品要素が図示されており、フォトダイオードの動作原理が説明されています。

Equation 1
Photodiode Circuit Diagram
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 (I_PD)と入射光パワー(P)の比であると定義できます。

Equation 2

Photoconductiveモード(光導電モード)とPhotovoltaicモード(光起電力モード)
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モード(光導電モード)
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フォトダイオードに照射される光の量を反映します。つまり、測定される出力電流は、入射される光パワーに対しリニアに比例します。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ため、接合容量が小さくなり、良好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を選ぶことで、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モード(光起電力モード)
Photovoltaicモードでは、フォトダイオードはゼロバイアスで使用されます。デバイスからの電流の流れが制限されると電位が上昇します。このモードでは光起電力効果が引き起こされますが、これが太陽電池の基本です。Photovoltaicモードでは、暗電流は小さくなります。

暗電流
暗電流とは、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です。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、温度の影響も受けます。暗電流は、温度が10°C上昇するごとに約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、接合容量は小さくなりますが、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

接合容量
接合容量(C_j)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となります。ダイオードの面積が大きいと、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、接合容量が小さくなり、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、50 Ωの終端装置を50 Ωの同軸ケーブルと併用します。接合容量(C_j)と負荷抵抗値(R_LOAD)により、帯域幅(f_BW)と立ち上がり時間応答(t_r)の概算値が得られます。

Equation 3

ノイズ等価電力
ノイズ等価電力(NEP)とは、信号対雑音(S/N)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。

Photoconductor NEP

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ー「NEP – Noise Equivalent Power」をご覧ください。

終端抵抗
オシロスコープでの測定を可能にするためには、生成された光電流を電圧(V_OUT)に変換する必要がありますが、負荷抵抗を用いて電圧変換します。

Equation 4

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、50 Ω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50 Ω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、R_LOADを増大させることで、所定の光レベルに対して電圧を大きくすることができます。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、10 MΩ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ノイズ電流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、ある程度高い抵抗値であればその影響は小さく、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接続部とワイヤ接続部で発生し、ゼロバイアスの条件下でのフォトダイオードのリニアリティの主な決定要因になります。

一般的な動作回路

Reverse Biased DET Circuit
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、入射光に対して線形の応答を得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、入射光と波長に依存し、負荷抵抗を出力端子に接続すると、オシロスコープでモニタリングできます。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。

Amplified Detector Circuit
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モードまたはPhotoconductiveモードのいずれも選択可能です。このアクティブ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0 V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、接合容量を低下させ、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(R_f)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。

Equation 5

GBPが利得帯域幅積で、C_Dは接合容量と増幅器の静電容量の和です。

チョッパ入力周波数の影響

光導電信号は時定数の応答限界までは一定となりますが、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。

パルスレーザ:パワーとエネルギーの計算

フルレポートは上をクリックしてダウンロードいただけます。

パルスレーザからの放射光が、使用するデバイスや用途に適合するかどうかを判断する上で、レーザの製造元から提供されていないパラメータを参照しなければならない場合があります。このような場合、一般には入手可能な情報から必要なパラメータを算出することが可能です。次のような場合を含めて、必要な結果を得るには、ピークパルスパワー、平均パワー、パルスエネルギ、その他の関連するパラメータを必要とすることがあります。

生物試料を損傷させないように保護する
フォトディテクタなどのセンサにダメージを与えることなくパルスレーザ光を測定する
物質内で蛍光や非線形効果を得るために励起を行う

パルスレーザ光のパラメータは下の図1および表に示します。参照用として、計算式の一覧を以下に示します。資料をダウンロードしていただくと、これらの計算式のほかに、パルスレーザ光の概要、異なるパラメータ間の関係性、および計算式の適用例がご覧いただけます。

計算式
周期と繰り返し周波数は逆数の関係:		and
平均パワーから算出するパルスエネルギ:
パルスエネルギーから算出する平均パワー:
パルスエネルギーから概算するピークパルスパワー:
平均パワーから算出するピークパワー、ピークパワーから算出する平均パワー :
	and
平均パワーおよびデューティーサイクルから算出するピークパワー*:
	*デューティーサイクル() はレーザのパルス光が放射されている時間の割合です。

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図1: パルスレーザ光の特性を記述するためのパラメータを、上のグラフと下の表に示します。パルスエネルギ (E)は、パルス曲線の下側の黄色の領域の面積に対応します。このパルスエネルギは斜線で表された領域の面積とも一致します。

パラメータ	シンボル	単位
パルスエネルギ	E	ジュール[J]	レーザの1周期中に放射される1パルスの全放射エネルギ。パルスエネルギはグラフの黄色の領域の面積に等しく、これは斜線部分の面積とも一致します。
周期	Δt	秒 [s]	1つのパルスの開始から次のパルスの開始までの時間
平均パワー	P_avg	ワット[W]	パルスとして放射されたエネルギが、1周期にわたって均一に広がっていたと仮定したときの、光パワーの大きさ(光パワー軸上の高さ)
瞬時パワー	P	ワット[W]	特定の時点における光パワー
ピークパワー	P_peak	ワット [W]	レーザから出力される最大の瞬時パワー
パルス幅		秒 [s]	パルスの開始から終了までの時間。一般的にはパルス形状の半値全幅(FWHM)を基準にしています。パルス持続時間とも呼ばれます。
繰り返し周波数	f_rep	ヘルツ [Hz]	パルス光が放射される頻度を周波数で表示した量。周期とは逆数の関係です。

計算例

下記のパルスレーザ光を測定するのに、最大入力ピークパワーが75 mW
のディテクタを使用するのは安全かどうかを計算してみます。

平均パワー: 1 mW
繰り返し周波数: 85 MHz
パルス幅: 10 fs

1パルスあたりのエネルギは、

と低いようですが、ピークパワーは、

となります。このピークパワーはディテクタの
最大入力ピークパワーよりも5桁ほど大きく、
従って、上記のパルスレーザ光を測定するのに
このディテクタを使用するのは安全ではありません。

下表は、当社のフォトダイオードタイプのディテクタ、フォトコンダクティブ型ディテクタ、焦電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。

Photodetector Cross Reference
Wavelength	Material	Unmounted Photodiode	Mounted Photodiode	Biased Detector	Amplified Detector	Amplified Detector, OEM Package
200 - 1100 nm	Si	FDS010	SM05PD2A SM05PD2B	DET10A2	PDA10A2	-
200 - 1100 nm	Si	-	SM1PD2A	-	-	-
240 - 1170 nm	B-Si	-	-	DET20X2	-	-
320 - 1000 nm	Si	-	-	-	PDA8A2	-
320 - 1100 nm	Si	FD11A	SM05PD3A	-	PDF10A2	-
320 - 1100 nm	Si	- ^a	-	DET100A2 ^a	PDA100A2 ^a	PDAPC2 ^a
340 - 1100 nm	Si	FDS10X10	-	-	-	-
350 - 1100 nm	Si	FDS100 FDS100-CAL ^b	SM05PD1A SM05PD1B	DET36A2	PDA36A2	PDAPC1
350 - 1100 nm	Si	FDS1010 FDS1010-CAL ^b	SM1PD1A SM1PD1B	-	-	-
400 - 1000 nm	Si	-	-	-	PDA015A2 FPD310-FS-VIS FPD310-FC-VIS FPD510-FC-VIS FPD510-FS-VIS FPD610-FC-VIS FPD610-FS-VIS	-
400 - 1100 nm	Si	FDS015 ^c	-	-	-	-
400 - 1100 nm	Si	FDS025 ^c FDS02 ^d	-	DET02AFC(/M) DET025AFC(/M) DET025A(/M) DET025AL(/M)	-	-
400 - 1700 nm	Si & InGaAs	DSD2	-	-	-	-
500 - 1700 nm	InGaAs	-	-	DET10N2	-	-
0.6 - 16 µm	LiTaO₃	-	-	-	PDA13L2^e	-
750 - 1650 nm	InGaAs	-	-	-	PDA8GS	-
800 - 1700 nm	InGaAs	FGA015	-	-	PDA015C2	-
	InGaAs	FGA21 FGA21-CAL ^b	SM05PD5A	DET20C2	PDA20C2 PDA20CS2	-
	InGaAs	FGA01 ^c FGA01FC ^d	-	DET01CFC(/M)	-	-
	InGaAs	FDGA05 ^c	-	-	PDA05CF2	-
	InGaAs	-	-	DET08CFC(/M) DET08C(/M) DET08CL(/M)	-	-
	InGaAs	-	-	-	PDF10C2	-
800 - 1800 nm	Ge	FDG03 FDG03-CAL ^b	SM05PD6A	DET30B2	PDA30B2	-
	Ge	FDG50	-	DET50B2	PDA50B2	-
	Ge	FDG05	-	-	-	-
900 - 1700 nm	InGaAs	FGA10	SM05PD4A	DET10C2	PDA10CS2	-
900 - 2600 nm	InGaAs	FD05D	-	DET05D2	-	-
900 - 2600 nm	InGaAs	FD10D	-	DET10D2	PDA10D2	-
950 - 1650 nm	InGaAs	-	-	-	FPD310-FC-NIR FPD310-FS-NIR FPD510-FC-NIR FPD510-FS-NIR FPD610-FC-NIR FPD610-FS-NIR	-
1.0 - 5.8 µm	InAsSb	-	-	-	PDA10PT(-EC)	-
2.0 - 8.0 µm	HgCdTe (MCT)	VML8T0 VML8T4 ^f	-	-	PDAVJ8	-
2.0 - 10.6 µm	HgCdTe (MCT)	VML10T0 VML10T4 ^f	-	-	PDAVJ10	-
2.7 - 5.0 µm	HgCdTe (MCT)	VL5T0	-	-	PDAVJ5	-
2.7 - 5.3 µm	InAsSb	-	-	-	PDA07P2	-

こちらのディテクタに内蔵されているフォトダイオード(PD)のみを電子回路基板なしでの購入をご検討の場合は、当社までお問い合わせください。
校正済みマウント無しフォトダイオード　
マウント無しTO-46 Can型フォトダイオード
マウント無しTO-46 Can型フォトダイオード、 FC/PCバルクヘッド付き
焦電ディテクタ
TEC付き光起電力型ディテクタ

Posted Comments:

Michael Kellett (posted 2024-04-10 08:42:57.473)

Hello, we want to make our own power lead for the PDA07P2, can you please tell me the source and part number for a mating power plug for it. Thanks.

Joon hak Park (posted 2021-12-20 22:33:11.04)

I recently have the PDA07P2. I detected the pulse width of a Er:YAG laser. But the pulse shape confused me with being fluctuated. I am not sure whether I use it well or not. Could I ask your about it more?

cdolbashian (posted 2022-01-25 04:43:07.0)

Thank you for reaching out to us at Thorlabs. I have reached out to you directly to troubleshoot the problems you are seeing with your particular application. In the future, technical support issues can be sent directly to techsupport@thorlabs.com for the fastest response.

Kevin Lehmann (posted 2021-05-28 14:02:25.637)

I just received one of these. I want to know what is the maximum optical power (cw) that the detector can handle. I don't want to damage it!

cdolbashian (posted 2021-06-04 12:03:35.0)

Thank you for reaching out to us! All of our photodetectors will saturate electronically before they are optically damaged. Without knowing your wavelength, we cannot predict an input power which will cause this saturation. I have reached out to you directly for more details.

刘贵权刘 (posted 2020-07-13 13:24:55.703)

We want to buy this product

YLohia (posted 2020-07-13 10:35:27.0)

Hello, thank you for your interest in our products. Orders can be placed from our website by adding the item to your cart and checking out. Alternately, you may contact your local Thorlabs Sales Team: https://www.thorlabs.com/locations.cfm.

InAsSb増幅ディテクタ

Item #^a	Housing Features^b	Active Area^c,d	Wavelength Range^e	Small Signal Bandwidth	Noise-Equivalent Power (NEP)	Load Impedance	Transimpedance Gain	Noise (RMS)	Responsivity Data	Operating Temperature Range	Power Supply Included
PDA07P2		0.49 mm² (0.7 x 0.7 mm)	2.7 - 5.3 µm	9 MHz	1.0 x 10^-10 W/Hz^1/2	50 Ω to Hi-Z	1.5 x 10⁵ V/A (50 Ω) 3 x 10⁵ V/A (Hi-Z)	1 mVrms	Click Here for Raw Data	10 to 50 °C	Yes

リンクをクリックすると写真がご覧いただけます。
リンクをクリックすると筐体の詳細情報がご覧いただけます。
リンクをクリックするとディテクタ素子の画像がご覧いただけます。
ディテクタの検出面は筐体の前面と同一平面にあります。
短波長側のカットオフ波長はフォトダイオード前面のARコーティング付きシリコン製窓により決定されています。

PDA電源ケーブル

ズーム

PDA-C-72はPDAシリーズの増幅フォトディテクタ用の電源コードで、ディテクタに付属している電源以外の電源を接続する際にご使用いただけます。コードの片端はリード線が、反対側にはPDAに対応した3ピンコネクタが付いています。このケーブルにより、適切なDC電圧を供給する電源であれば、PDAシリーズの増幅フォトディテクタに使用することができます。ピン情報は右図をご参照ください。

±12 VDC出力リニア式ACアダプタ

ズーム

PDAシリーズ、PDFシリーズの増幅フォトディテクタ(上記掲載)の交換用電源
±12 VDC出力
短絡回路を保護しオーバーロードを防ぐ電流リミット機能
LED表示付きのOn/Offスイッチ
AC入力電圧はスイッチ切り替え可能(100/120/230 VAC)
長さ2 mのケーブルはLUMBERG製オス型コネクタRSMV3付き

この±12 VDC安定化リニア電源LDS12Bは、上記掲載のPDAおよびPDFシリーズの増幅フォトディテクタに付属する電源の交換用製品です。ケーブルに付いているコネクタは3ピンで、グランド用、+12 V用、-12 V用となっています(上図参照)。LDS12Bには日本国内仕様の電源ケーブルが付属します。また、この電源は当社のPDBシリーズの差分ディテクタ(バランスディテクタ)、PMMシリーズの光電子増倍管モジュール、APDシリーズのアバランシェフォトディテクタ、フェムト秒レーザ用オートコリレータFSACにも対応しています。

光ファイバーアダプタ、SM1内ネジ付き

FC/APC(ナローキーまたはワイドキー)、SMA、ST®*/PC、SC/PC、 LC/PCレセプタクル付き
SM1レンズチューブとの組み合わせで遮光可能
当社の多くのフォトダイオードパワーセンサに対応

注：APCアダプタの前面には 2つの窪みがあり、スパナレンチSPW909またはSPW801を用いて締め付け可能です。アダプタをSM1レンズチューブと遮光用途で使用できるよう、窪みはディスクを貫通していません。

FC/APCアダプタには、ナローキー(2.0 mm)とワイドキー(2.2 mm)の2種類のコネクタをご用意しております。ナローキーとワイドキーの詳細については、光ファイバとはのページをご覧ください。

Item #	S120-APC2^a	S120-APC^a	S120-SMA	S120-ST	S120-SC	S120-LC
Adapter Image (Click the Image to Enlarge)
Fiber Connector Type	FC/APC, 2.0 mm Narrow Key	FC/APC 2.2 mm Wide Key	SMA	ST/PC	SC/PC^b	LC/PC
Threading	Internal SM1 (1.035"-40)

S120-APCとS120-APC2は、出射ビームの出力角を補正するためにコネクタ部分を4°傾けています。
出力角度が気にならない用途では、このアダプタにSC/APCコネクタもお使いいただけます。

*ST^®はLucent Technologies社の登録商標です。

光ファイバーアダプタ、SM1外ネジ付き

FC/PC(ナローキーまたはワイドキー)、FC/APC(ナローキーまたはワイドキー)、SMA、ST^®*/PC、SC/PC、 LC/PCレセプタクル付き　
FC/PC(ワイドキー)とSMAレセプタクルは真空対応の製品もご用意
SM1レンズチューブとの組み合わせで遮光可能
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

注: 各ディスクには4つの窪み(前面と背面に2つずつ)があり、どちらの面からもスパナレンチSPW909またはSPW801で締め付け可能です。アダプタをSM1レンズチューブと遮光用途で使用できるよう、窪みはディスクを貫通していません。アダプタの位置確定後は、固定リングSM1RRで固定してください。

FC/PCおよびFC/APCアダプタには、ナローキー(2.0 mm)とワイドキー(2.2 mm)の2種類のコネクタをご用意しております。ナローキーとワイドキーの詳細については、光ファイバとはのページをご覧ください。

Item #	SM1FC2	SM1FC	SM1FCV	SM1FCA2^a	SM1FCA^a	SM1SMA	SM1SMAV	SM1ST	SM1SC1^b	SM1LC^b
Adapter Image (Click the Image to Enlarge)
Connector Type	FC/PC, 2.0 mm Narrow Key	FC/PC, 2.2 mm Wide Key	FC/PC, 2.2 mm Wide Key	FC/APC, 2.0 mm Narrow Key	FC/APC, 2.2 mm Wide Key	SMA	SMA	ST/PC	SC/PC^c	LC/PC
Vacuum Compatibility	-		>10^-10 Torr	-			>10^-10 Torr	-
Threading	External SM1 (1.035"-40)