Uri Power Sensor
wattmètre THz large bande, plat 0.5–12 THz
Un wattmètre pyroélectrique large bande qui résout en dessous de 1 nW/√Hz. Un élément en tantalate de lithium avec un absorbeur noir large bande derrière une fenêtre en silicium répond aux watts absorbés sans égard à l'énergie des photons, de sorte qu'un seul facteur d'étalonnage couvre toute la bande plate de 0.5 à 12 THz. La sortie analogique est SMA ou BNC, pour un oscilloscope ou un amplificateur à détection synchrone. Une sortie numérique ADC peut être fournie sur demande.
- Deux fréquences différentes interviennent — la fréquence de hachage (10–15 Hz en usage normal) et la fréquence de la lumière mesurée (0.1–20 THz). Toutes les valeurs spectrales données ici le sont à 15 Hz fixes.
- À l'intérieur du plateau 0.5–12 THz un seul facteur d'étalonnage est valable ; aucune correction spectrale n'est nécessaire pour une source large bande qui y tient entièrement.
- La limite basse fréquence est fixée par votre optique de focalisation, non par le détecteur — une focalisation plus serrée la récupère.
- Le creux à 18 THz vient de la fenêtre en silicium et ne peut pas être supprimé par la focalisation.
- Sortie analogique : SMA / BNC, vers un oscilloscope ou un amplificateur à détection synchrone.
- Sortie numérique : ADC disponible sur demande.
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Un détecteur thermique, un watt reste un watt — L'élément ne distingue pas quel photon a apporté l'énergie, seulement qu'elle a été absorbée. C'est pourquoi la réponse est plate sur un domaine aussi large, et pourquoi la forme de la courbe est fixée uniquement par ce qui atteint l'élément et par la fraction qui en est absorbée, et non par une propriété du matériau sensible.
Deux fréquences, pas une — Les confondre est la méprise la plus courante devant une spécification pyroélectrique. La fréquence de hachage fixe la vitesse de modulation du signal thermique ; c'est l'axe du tableau de réponse relative ci-dessous, et la raison pour laquelle 85 kV/W à 10 Hz deviennent 66 kV/W à 15 Hz. La fréquence du rayonnement est la couleur de la lumière mesurée, et c'est l'axe du tableau spectral. Les deux n'ont aucun rapport.
Utiliser le plateau — Entre 0.5 et 12 THz environ, la réponse est constante à quelques pour cent près. Un seul nombre couvre tout ce domaine, ce qui rend la tête commode pour les sources large bande. En dehors, il y a deux corrections qui se comportent différemment : la décroissance aux basses fréquences se récupère par une focalisation plus serrée, le creux de la fenêtre à 18 THz non.
La géométrie de focalisation doit être précisée — L'élément Uri2 mesure 2.0 mm derrière une ouverture de 5.0 mm, et à 0.1 THz la longueur d'onde vaut 3.0 mm, davantage que l'élément lui-même. Une fréquence de coupure basse citée sans la géométrie de focalisation n'a aucun sens : la même tête atteint 0.15 THz avec une optique f/1 et seulement 0.6 THz avec f/4. L'Uri8, avec son élément de 8 mm, repousse cette limite bien plus bas.
Sources à bande étroite et fenêtre — Une fenêtre à faces parallèles est un étalon de Fabry-Pérot. Une source large bande moyenne sur de nombreuses franges et voit la transmission incohérente de 0.539 ; une source cohérente à bande étroite peut se situer n'importe où entre 0.29 et 1.00 en balayant l'intervalle de franges de 88 GHz. Pour le travail en bande étroite, la transmission de la fenêtre n'est pas un nombre unique.
- ▸ Les valeurs de sensibilité spectrale avec fenêtre sont calculées pour l'élément de 2 × 2 mm derrière la fenêtre en silicium standard, à 15 Hz de hachage. La valeur de référence de 85 kV/W est celle sans fenêtre, à 10 Hz, face à un corps noir à 500 K.
- ▸ Le couplage géométrique est une propriété de l'interface entre votre faisceau et l'élément, non du détecteur. Les fréquences de coupure indiquées ci-dessous supposent un foyer limité par la diffraction sur l'élément de 2 mm.
- ▸ La fenêtre est modélisée comme du silicium haute résistivité nu, de 0.5 mm nominal. Un traitement antireflet ou un filtre passe-bande infrarouge à sa place modifie chaque valeur absolue.
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| Sensibilité | < 1 nW/sq(Hz) |
|---|---|
| Sortie analogique | SMA / BNC |
| Sortie numérique | ADC sur demande |
| Ouverture du capteur | Uri2 : 2 mm × 2 mm · Uri8 : 8 mm × 8 mm |
| Sensibilité spectrale | 0.1 à 350 THz (élément) · 0.1 à 20 THz avec fenêtre |
| Bande plate | 0.5 à 12 THz, à quelques % près |
| Élément sensible | Tantalate de lithium + absorbeur noir |
| Fenêtre | Silicium, haute résistivité, zone flottante |
| Ouverture d'entrée | 5.0 mm de diamètre (Uri2) |
| Réponse | 85 kV/W à 10 Hz, sans fenêtre · 35.6 kV/W à 15 Hz, avec fenêtre |
| NEP (10 Hz) | < 1 nW/√Hz |
| Constante de temps thermique | 150 ms |
| Tension d’alimentation | Deux batteries |
| Température de fonctionnement | −20 to 80 °C |
| Sortie | SMA |
| Modulation | Obturateur en option |
| Type de détecteur | Pyroélectrique, mode courant |
| Matériau pyroélectrique | Tantalate de lithium (LiTaO₃) |
| Surface active | 2.0 × 2.0 mm (Uri2) · 8.0 × 8.0 mm (Uri8) |
| Couche absorbante | Revêtement noir large bande |
| Ouverture d'entrée | 5.0 mm de diamètre (Uri2) |
| Résistance de contre-réaction | 100 GΩ |
| Condensateur de contre-réaction | 0.2 pF |
| Constante de temps thermique | 150 ms (1.06 Hz) |
| Constante de temps électrique | 20 ms (7.96 Hz) |
| 1 Hz | 65 % | 79.7 | 43.0 |
| 2.9 Hz (maximum) | 100 % | 122.3 | 65.9 |
| 3 Hz | 93 % | 114.2 | 61.6 |
| 7 Hz | 82 % | 100.0 | 53.9 |
| 10 Hz | 70 % | 85.0 | 45.8 |
| 15 Hz | 54 % | 65.9 | 35.5 |
| 20 Hz | 43 % | 53.1 | 28.6 |
| 50 Hz | 19 % | 23.4 | 12.6 |
| 100 Hz | 9 % | 11.5 | 6.2 |
La réponse relative est normalisée à son propre maximum, situé à 2.9 Hz entre le pôle thermique et le pôle électrique. En dessous de 1 Hz elle croît linéairement ; au-dessus de 8 Hz elle décroît en 1/f. Les valeurs avec fenêtre incluent la fenêtre en silicium.
| 0.1 THz | 3.00 mm | 0.539 | 0.16 | 35.6 | 5.7 |
| 0.2 THz | 1.50 mm | 0.539 | 0.50 | 35.6 | 17.9 |
| 0.3 THz | 1.00 mm | 0.539 | 0.79 | 35.6 | 28.2 |
| 0.5 THz | 0.60 mm | 0.539 | 0.99 | 35.6 | 35.1 |
| 1.0 THz | 0.30 mm | 0.539 | 1.00 | 35.6 | 35.6 |
| 2.0 THz | 0.15 mm | 0.539 | 1.00 | 35.6 | 35.6 |
| 5.0 THz | 0.060 mm | 0.539 | 1.00 | 35.6 | 35.6 |
| 10 THz | 0.030 mm | 0.539 | 1.00 | 35.6 | 35.6 |
| 15 THz | 0.020 mm | 0.476 | 1.00 | 31.4 | 31.4 |
| 18 THz | 0.017 mm | 0.349 | 1.00 | 23.0 | 23.0 |
| 20 THz | 0.015 mm | 0.417 | 1.00 | 27.5 | 27.5 |
À 15 Hz de hachage, à travers la fenêtre en silicium. La colonne intrinsèque comprend l'élément et la fenêtre ; la colonne f/2 inclut en plus le couplage d'un foyer limité par la diffraction sur l'élément de 2 mm.
| f/1 | 0.15 THz |
| f/2 | 0.3 THz |
| f/4 | 0.6 THz |
Pour l'élément de 2 mm de l'Uri2, le foyer étant pris comme une gaussienne limitée par la diffraction. C'est une propriété de votre optique, non de la tête.
| Matériau | Silicium, haute résistivité, zone flottante |
| Indice de réfraction | n = 3.42 |
| Épaisseur | 0.5 mm nominal |
| Transmission, large bande, en dessous de 10 THz | 0.539 (R = 0.300) |
| Intervalle des franges de l'étalon | ≈ 88 GHz |
| Transmission sur une frange | 0.29 to 1.00 |
| Bande multiphonon | ≈ 610 cm⁻¹ (18.3 THz), α ≈ 8 cm⁻¹ |
| Transmission au centre de la bande | ≈ 0.36 |
| 14041 | Uri2 | 200 |
| 14042 | Uri8 | 650 |
| 14043 | Uri2 OEM | 100 |
| 14047 | Convertisseur SMA vers BNC | 20 |
| 14051 | Obturateur de modulation | Contact |
| 17011 | Avery DAQ (ADC + logiciel) | 250 |
| 17032 | Avery DAQ (ADC + logiciel) OEM | 130 |
Rigi Camera
Filtres térahertz
Cristaux organiques (émetteurs)
