08 Apr. Einzelphotonendetektion bei 1064 nm erweitert
Excelitas stellt ein Einzelphotonenzählmodul vor, das die bislang schwer zugängliche Wellenlängenregion um 1064 nm adressiert – und damit Anwendungen in Analytik, Quantentechnologie und industrieller Messtechnik. Das Modul SPCM-1064 detektiert Photonen bei 905 bis 1064 nm und erreicht eine typische Erkennungseffizienz von 10% bei 1064 nm. Damit erschließt es eine NIR-Region, in der viele Messverfahren arbeiten, bislang jedoch Einschränkungen bei Empfindlichkeit und Rauschverhalten bestanden. Die Detektion schwacher Signale soll sich insbesondere bei Raman-Spektroskopie, IR-Fotolumineszenz, Lidaranwendungen sowie quantenoptischen Experimenten verbessern.
Im kürzeren NIR-Spektrum liefert das Modul deutlich höhere Wirkungsgrade: Mehr als 50% zwischen 750 und 950 nm sowie 57% bei 830 nm und 58% bei 905 nm. Diese Werte unterstützen Messverfahren mit 830-nm- und 905-nm-Anregung, etwa zeitaufgelöste Fotolumineszenz oder fluoreszenzunterdrückte Spektroskopie.
Das Detektionsprinzip basiert auf einer Silizium-Avalanche-Fotodiode. Sie arbeitet mit hoher Temperaturstabilität und integriertem Überlastschutz. Das Ausgangssignal bleibt bis zu hohen Zählraten linear, was quantitative Messungen auch bei stark variierenden Photonenflüssen ermöglicht. Für Anwendungen mit schnellen Scans oder in dynamischen Prozessen ergibt sich damit eine verlässliche Datenbasis.
Die Erweiterung der Einzelphotonendetektion auf 1064 nm hat praktische Bedeutung für industrielle IoT-Anwendungen, etwa bei der optischen Prozessüberwachung, bei Fernerkundungssystemen und in der Umweltmesstechnik. Gleichzeitig profitieren Forschungsfelder wie Quantenoptik und nichtlineare Photonik, in denen stabile und empfindliche Detektion im NIR erforderlich ist.
Das Modul arbeitet mit linearem Ausgangssignal bis in hohe Zählratenbereiche. Dadurch lassen sich Photonenfluss und Intensität direkt korrelieren, ohne aufwendige Korrekturen bei Sättigungseffekten. Für Anwendungen mit variabler Signalstärke, etwa in Lidarsystemen oder bei dynamischen Spektralmessungen, vereinfacht dies die Auswertung.
Der aktive Bereich von 500 µm verbessert die Effizienz bei der Einkopplung von Licht aus freistrahlenden oder fasergekoppelten Quellen. Gleichzeitig sinken Anforderungen an die Justagegenauigkeit, was insbesondere in automatisierten Messaufbauten und in industriellen Prüfständen relevant ist.
Die zeitgesteuerte Detektion erlaubt Gate-Betrieb mit definierbaren Zeitfenstern. Damit lassen sich Streulicht und Hintergrundsignale gezielt unterdrücken, etwa bei zeitaufgelöster Photolumineszenz oder bei korrelierter Photonenzählung.
Das Modul benötigt lediglich eine 5-V-Versorgung und lässt sich damit in kompakte Messsysteme, Embedded-Plattformen und vernetzte Sensorknoten integrieren. Typische Einsatzfelder reichen von Raman- und Fluoreszenzspektroskopie über Aerosol- und Windmessung bis hin zu quantenoptischen Versuchsaufbauten und photonischen Messverfahren in der industriellen Qualitätssicherung.
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Quelle und Bild: www.excelitas.com
Bildunterschrift:
Das Einzelphotonenzählmodul detektiert schwache Signale im nahen Infrarot, einschließlich der 1064-nm-Region.