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Uri Power Sensor
0.5–12 THz 平坦< 1 nW/√Hz広帯域焦電型シリコン窓
コンポーネント · 0.5–12 THz 平坦、< 1 nW/√Hz

Uri Power Sensor

広帯域 THz パワーメータ、0.5–12 THz 平坦

1 nW/√Hz 以下を分解する広帯域焦電型パワーメータです。黒色広帯域吸収層を備えたタンタル酸リチウム素子をシリコン窓の背後に配置し、光子エネルギーによらず吸収された電力に応答するため、0.5~12 THz の平坦帯域全体を単一の校正係数でカバーできます。アナログ出力は SMA または BNC で、オシロスコープやロックインアンプに接続します。デジタル ADC 出力はご要望に応じて提供可能です。

平坦帯域0.5 – 12 THz
応答度85 kV/W at 10 Hz
感度< 1 nW/√Hz
素子LiTaO₃、2 × 2 または 8 × 8 mm
アプリケーションノート
  • ここでは二つの異なる周波数が関わります — チョッピング周波数(通常使用で 10~15 Hz)と、測定する光の周波数(0.1~20 THz)です。本ページのスペクトル値はすべて 15 Hz 固定での値です。
  • 0.5–12 THz のプラトー内では単一の校正係数が有効で、その中に収まる広帯域光源にスペクトル補正は不要です。
  • 低周波限界は検出器ではなく集光光学系で決まります — より強く集光すれば回復します。
  • 18 THz のディップはシリコン窓によるもので、集光では取り除けません。
  • アナログ出力:SMA / BNC、オシロスコープまたはロックインアンプへ。
  • デジタル出力:ADC はご要望に応じて提供可能です。
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熱型検出器、1 ワットは 1 ワット — 素子はどの光子がエネルギーを運んだかを区別せず、吸収されたかどうかだけに反応します。応答がこれほど広い範囲で平坦なのはそのためであり、曲線の形は素子に到達する量とそのうち吸収される割合だけで決まり、感応材料の性質によるものではありません。

周波数は一つではなく二つ — この二つの混同は、焦電型の仕様を読み違える最も多い原因です。チョッピング周波数は熱信号を変調する速さを決めるもので、下の相対応答表の横軸であり、85 kV/W(10 Hz)が 66 kV/W(15 Hz)になる理由でもあります。放射周波数は測定する光の色であり、スペクトル表の横軸です。両者に関係はありません。

プラトーを使う — およそ 0.5~12 THz では応答が数パーセント以内で一定です。一つの数値で全域をカバーでき、これが広帯域光源にこのヘッドが使いやすい理由です。この範囲の外では二つの補正があり、性質が異なります。低周波側の低下はより強い集光で回復できますが、18 THz の窓のディップはできません。

集光条件は明記が必要です — Uri2 の素子は 5.0 mm 開口の奥にある 2.0 mm 角で、0.1 THz では波長が 3.0 mm と素子そのものより大きくなります。集光条件を示さない低周波カットオフには意味がありません。同じヘッドでも f/1 光学系なら 0.15 THz まで、f/4 では 0.6 THz までです。8 mm 素子の Uri8 はこの限界をはるかに低く押し下げます。

狭帯域光源と窓 — 平行平面の窓はファブリー・ペロー エタロンです。広帯域光源は多数の縞にわたって平均され、非干渉透過率 0.539 を見ます。干渉性の狭帯域光源は、88 GHz の縞間隔を掃引する間に 0.29 から 1.00 のどこにでも位置し得ます。狭帯域測定では窓の透過率は単一の数値ではありません。

  • ▸ 窓を含むスペクトル感度の値は、標準シリコン窓の背後にある 2 × 2 mm 素子について 15 Hz チョッピングで計算したものです。85 kV/W という代表値は、窓なし、10 Hz、500 K 黒体に対する値です。
  • ▸ 幾何学的結合はビームと素子の界面の性質であり、検出器の性質ではありません。下表のカットオフは、2 mm 素子への回折限界集光を前提としています。
  • ▸ 窓は無コートの高抵抗シリコン、公称 0.5 mm としてモデル化しています。反射防止コートや赤外バンドパスに置き換えると、すべての絶対値が変わります。
仕様
感度< 1 nW/sq(Hz)
アナログ出力SMA / BNC
デジタル出力ADC はご要望に応じて提供
仕様
センサ開口Uri2: 2 mm × 2 mm · Uri8: 8 mm × 8 mm
分光感度0.1~350 THz(素子)· 0.1~20 THz(窓あり)
平坦帯域0.5~12 THz、数 % 以内
検出素子タンタル酸リチウム + 黒色吸収体
窓高抵抗シリコン、フロートゾーン
入射開口直径 5.0 mm (Uri2)
応答度85 kV/W(10 Hz、窓なし)· 35.6 kV/W(15 Hz、窓あり)
NEP (10 Hz)< 1 nW/√Hz
熱時定数150 ms
電源電圧電池2本
動作温度−20 to 80 °C
出力SMA
変調オプションのシャッター
感応素子と読み出し回路
検出器の種類焦電型、電流モード
焦電材料タンタル酸リチウム (LiTaO₃)
有効面積2.0 × 2.0 mm (Uri2) · 8.0 × 8.0 mm (Uri8)
吸収層黒色広帯域コーティング
入射開口直径 5.0 mm (Uri2)
帰還抵抗100 GΩ
帰還容量0.2 pF
熱時定数150 ms (1.06 Hz)
電気的時定数20 ms (7.96 Hz)
チョッピング周波数に対する応答
1 Hz65 %79.743.0
2.9 Hz(ピーク)100 %122.365.9
3 Hz93 %114.261.6
7 Hz82 %100.053.9
10 Hz70 %85.045.8
15 Hz54 %65.935.5
20 Hz43 %53.128.6
50 Hz19 %23.412.6
100 Hz9 %11.56.2

相対応答は自身のピークで規格化しており、ピークは熱的極と電気的極の間の 2.9 Hz にあります。1 Hz 以下では直線的に増加し、8 Hz 以上では 1/f で減少します。窓ありの値にはシリコン窓が含まれます。

テラヘルツ帯域全体の応答
0.1 THz3.00 mm0.5390.1635.65.7
0.2 THz1.50 mm0.5390.5035.617.9
0.3 THz1.00 mm0.5390.7935.628.2
0.5 THz0.60 mm0.5390.9935.635.1
1.0 THz0.30 mm0.5391.0035.635.6
2.0 THz0.15 mm0.5391.0035.635.6
5.0 THz0.060 mm0.5391.0035.635.6
10 THz0.030 mm0.5391.0035.635.6
15 THz0.020 mm0.4761.0031.431.4
18 THz0.017 mm0.3491.0023.023.0
20 THz0.015 mm0.4171.0027.527.5

15 Hz チョッピング、シリコン窓を通した値。固有の列は素子と窓を含みます。f/2 の列はさらに、回折限界の集光スポットから 2 mm 素子への結合を含みます。

集光光学系による低周波限界
f/10.15 THz
f/20.3 THz
f/40.6 THz

Uri2 の 2 mm 素子について、集光スポットを回折限界のガウシアンとした場合。これはお使いの光学系の性質であり、ヘッドの性質ではありません。

シリコン窓
材料高抵抗シリコン、フロートゾーン
屈折率n = 3.42
厚さ0.5 mm 公称
透過率、広帯域、10 THz 以下0.539 (R = 0.300)
エタロン縞間隔≈ 88 GHz
1 縞にわたる透過率0.29 to 1.00
多フォノン帯≈ 610 cm⁻¹ (18.3 THz), α ≈ 8 cm⁻¹
帯域中心での透過率≈ 0.36
モデルと価格
14041Uri2お問い合わせ
14042Uri8お問い合わせ
14043Uri2 OEMお問い合わせ
14047SMA-BNC 変換器お問い合わせ
14051変調シャッターお問い合わせ
17011Avery DAQ(ADC + ソフトウェア)お問い合わせ
17032Avery DAQ(ADC + ソフトウェア)OEMお問い合わせ

資料と図
Uri Power Sensor
Uri Power Sensor
15 Hz チョッピングにおける放射周波数に対する感度。赤は素子と窓のみ、青は同じヘッドを f/2 光学系の背後に置いた場合で、網掛けは f/1 から f/4 の範囲です。低周波側の低下は光学系に、18 THz のディップはシリコン窓に由来します。
15 Hz チョッピングにおける放射周波数に対する感度。赤は素子と窓のみ、青は同じヘッドを f/2 光学系の背後に置いた場合で、網掛けは f/1 から f/4 の範囲です。低周波側の低下は光学系に、18 THz のディップはシリコン窓に由来します。

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